放射性原子が本当に強い化学結合にある場合、それが崩壊するのを防ぐことができますか?

Aug 17 2020

したがって、この質問に基づいて、放射性原子を含む分子は、原子が崩壊すると壊れます。しかし、化合物を分解するために多くのエネルギーが必要だとします---のように、原子の崩壊よりも多くのエネルギーが放出されます(明らかに、この安定した分子は実際には不可能です...そうですか?)。原子は静止状態を維持するように強制されますか、それとも何か他のことが起こりますか?

おそらく自由エネルギーが必要になるので、化合物を壊す方法を考えることはできません。しかし、化合物がエネルギーを「吸収」する可能性があるため、急激な衝撃や高熱によって原子が崩壊し、結合が切断される可能性がありますか?

回答

51 Chris Aug 17 2020 at 09:07

原則として、はい。崩壊生成物が元の分子よりも高いエネルギーを持っている場合、崩壊は発生しません。

実際には、化学結合エネルギー(通常は $\rm eV$ 範囲)は、核崩壊エネルギーよりもはるかに小さい(通常は $\rm MeV$範囲)、したがって、これは私が知っているどのような場合でも発生しません。これは偶然ではなく、核と電磁の相互作用の相対的な強さの自然な結果です。

62 Wolpertinger Aug 18 2020 at 16:53

他の回答で提唱された議論は原則として正しいが、核崩壊過程はエネルギーと半減期の両方で巨大なパラメータ空間にまたがっていることに注意することが重要である。

だから、反例を提供するために、私たちは見てみましょうトリウム229、異性体の状態トリウム229メートルを持って、この状態の遷移エネルギーがあるウラン233の崩壊生成物として得ることができる。この点で最も特別な核移行8.28 + -0.17 eV(ソース)。はい、eV!この移行は光学領域にあります。

その結果、内部転換など、あらゆる種類の電子プロセスの影響を受けます。また、化学的環境またはむしろ結晶構造が関連しています(ここで述べたように)。この主題に関する膨大な数の文献があり、ここでは、作業全体を代表するものではない例のみを示していることに注意してください。詳細については、これとその中の参照を参照してください。

これは非常にエキゾチックな移行ですが、非常に重要な移行でもあることに注意してください。これらの原子核を使用して非常に正確な原子核時計を構築するために多くの努力が費やされています。

したがって、OPの質問の少なくとも弱いバージョンは、肯定的に答えることができます。電子環境の影響を強く受ける放射性崩壊プロセスがあります。


わかりやすくするために編集

コメントの中で、それがどのように問題に対処し、どのような核移行について話しているのかについての私の答えを明確にするように求められました。

  • (@Helenの要求に応えて)私の答えは、電子環境によって影響を受ける特定の核移行を指摘しています。現在受け入れられている回答で指摘されているように、遷移はエキゾチックと見なされる可能性があり、他のほとんどの核崩壊プロセス(特にアルファおよびベータ崩壊)はそのような方法で影響を受けません。これが「はい」を構成するかどうか-質問への答えは議論することができます。
  • (@Emilio Pisantyの要求に応えて)トリウム遷移は、非典型的に低い遷移エネルギーを持つ異性体状態の非常に特殊なガンマ遷移です(優れた視覚化については、このオープンアクセスペーパーの図3を参照してください)。確かに、それは最も低い既知の遷移です。励起状態は、ガンマ光子の放出の代わりにシェル電子が放出される内部転換などの他の崩壊チャネルを介して崩壊することもあります。原子核の質量と電荷は、ガンマ遷移の場合のように、これらのどちらでも変化しません。

また、電子捕獲を介して機能する別の素晴らしい例については、@ BCSの回答を確認してください。

14 nielsnielsen Aug 17 2020 at 11:45

通常の答えは、化学プロセスは関与する原子または分子の最も外側の電子軌道のみを含み、原子核はそれよりも約10 ^ -5のオーダーで小さいため、化学反応は原子核内で発生するプロセスに影響を与えないというものです。化学反応に関する限り、それは完全に視野から外れていることを意味します。

唯一の可能な例外は、ここのコメントセクションで他の人が指摘しているように、電子捕獲を含む核プロセスの場合です。

7 BCS Aug 28 2020 at 22:29

ベリリウムの2s電子は化学結合に寄与する可能性があります。したがって、7BeがL電子捕獲によって崩壊するとき、結合に関与している可能性のある原子軌道から電子を奪うことによって崩壊します。これにより、その崩壊率はその化学的環境に測定可能な程度に依存するようになります。これは核崩壊ではまれなことです。

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2 Blob Aug 27 2020 at 04:19

関連分野である原子核物理学からの完璧な例があるので、答えは原則として間違いなくイエスです。裸の中性子は不安定です。陽子、電子、ニュートリノに放射性崩壊(ベータ崩壊)し、半減期が約1000秒のわずかなエネルギーを放出します。宇宙は1000秒以上前のものですが、なぜ中性子が残っているのでしょうか?原子核内の中性子と陽子の間の強い結合のため(化学結合のように電磁力ではなく、強い力を使用)。日常の原子核の大部分では、崩壊が起こり、陽子が多すぎて中性子が不足しているため、不安定な原子核を作ることはエネルギー的に不利です。これが当てはまらないいくつかの核は、ベータ崩壊を受ける放射性核です。