방사성 원자가 정말로 강한 화학 결합 상태에 있다면 붕괴를 방지 할 수 있습니까?
따라서이 질문 에 기초 하여 방사성 원자를 포함하는 분자는 원자가 붕괴 될 때 부서 질 것입니다. 그러나 화합물을 분해하기 위해 많은 에너지가 필요하다고 가정 해 봅시다 . 원자의 붕괴보다 더 많은 에너지가 방출 될 것입니다. 원자가 정적으로 유지되도록 강요받을까요, 아니면 다른 일이 일어날까요?
나는 아마도 자유 에너지가 필요할 것이기 때문에 화합물이 깨지는 방법을 생각할 수 없습니다. 그러나 화합물이 에너지를 "흡수"할 수 있으므로 날카로운 충격이나 높은 열로 인해 원자가 붕괴되고 결합이 끊어 질 수 있습니까?
답변
원칙적으로 그렇습니다. 붕괴 될 생성물이 원래 분자보다 더 높은 에너지를 가지고 있다면 붕괴가 일어날 수 없습니다.
실제로 화학적 결합 에너지 (일반적으로 $\rm eV$ 범위)는 핵 붕괴 에너지보다 훨씬 작습니다 (일반적으로 $\rm MeV$범위), 그래서 이것은 내가 아는 어떤 경우에도 발생하지 않습니다. 이것은 우연이 아니라 핵 및 전자기 상호 작용의 상대적인 강도의 자연스러운 결과입니다.
다른 답변에 제시된 주장은 원칙적으로 정확하지만 핵 붕괴 과정은 에너지와 반감기 모두에서 거대한 매개 변수 공간에 걸쳐 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
따라서 반대 사례를 제공하기 위해 이와 관련 하여 가장 특별한 핵 전이를 살펴 보겠습니다 . 이성체 상태 인 토륨 229m을 갖는 토륨 229는 우라늄 233의 붕괴 생성물로 얻을 수 있습니다.이 상태의 전이 에너지는 다음과 같습니다. 8.28 +-0.17eV ( 소스 ). 예, eV ! 이 전환은 광학 영역에 있습니다.
결과적으로 내부 변환 과 같은 모든 종류의 전자 프로세스 의 영향을받습니다 . 또한 화학적 환경 또는 결정 구조가 관련이 있습니다 ( 여기에 언급 된대로 ). 이 주제에 대한 많은 문헌이 있으며 여기서는 전체 작업을 대표하지 않는 예제 만 제공합니다. 자세한 내용은 이 내용 과 그 안에있는 참고 자료를 참조 하십시오 .
이것은 매우 이국적인 전환이지만 매우 중요한 전환입니다. 이 핵을 사용하여 매우 정밀한 핵 시계를 만드는 데 많은 노력이 투자되고 있습니다.
따라서 OP의 질문 중 적어도 약한 버전은 긍정적으로 대답 할 수 있습니다. 전자 환경에 의해 강하게 영향을받는 방사성 붕괴 과정이 있습니다.
명확성을 위해 편집
나는 그것이 질문을 어떻게 다루고 우리가 말하는 핵 전환의 종류와 관련하여 나의 대답을 명확히하기 위해 코멘트에서 요청을 받았습니다.
- (@Helen의 요청에 대한 응답으로) 내 대답 은 전자 환경의 영향을받는 특정 핵 전환을 지적합니다. 전환은 이국적인 것으로 간주 될 수 있으며, 대부분의 다른 핵 붕괴 과정 (특히 알파 및 베타 붕괴)은 현재 받아 들여진 답변에서 지적한 것처럼 이러한 방식으로 영향을받지 않습니다. 이것이 질문에 대한 "예"-답변을 구성하는지 여부는 토론 될 수 있습니다.
- (@Emilio Pisanty의 요청에 대한 응답으로) 토륨 전이는 전이 에너지가 비정형 적으로 낮은 이성질체 상태의 매우 특별한 감마 전이입니다 ( 멋진 시각화 는 이 오픈 액세스 문서의 그림 3 참조 ). 사실, 그것은 알려진 가장 낮은 거짓말입니다. 여기 상태는 감마 광자의 방출 대신 쉘 전자가 방출되는 내부 변환과 같은 다른 붕괴 채널을 통해서도 붕괴 될 수 있습니다. 핵의 질량과 전하는 감마 전이의 경우와 같이 이들 중 어느 쪽에서도 변하지 않습니다.
또한 전자 캡처를 통해 작동하는 또 다른 멋진 예에 대한 @BCS의 답변 을 확인하십시오 .
일반적인 대답은 화학 반응이 핵 내부에서 일어나는 과정에 영향을 미칠 수 없다는 것입니다. 화학 과정은 관련된 원 자나 분자의 가장 바깥 쪽 전자 궤도만을 포함하고 핵은 ~ 10 ^ -5 정도의 계수만큼 더 작기 때문입니다. 화학 반응에 관한 한 완전히 그림에서 벗어난 것을 의미합니다.
유일한 예외는 여기 주석 섹션에서 다른 사람들이 지적한 바와 같이 전자 포획과 관련된 핵 과정에 대한 것입니다.
베릴륨의 2s 전자는 화학적 결합에 기여할 수 있습니다. 따라서 7Be가 L- 전자 포획에 의해 붕괴 될 때 결합에 참여할 수있는 원자 궤도에서 전자를 가져옵니다. 이것은 그것의 붕괴율을 그것의 화학적 환경에 따라 측정 가능한 정도에 의존하게 만든다. 이것은 핵 붕괴에서 드물게 발생한다.
링크
그 대답은 원칙적으로 확실히 그렇습니다. 왜냐하면 우리는 관련 분야 인 핵 물리학의 완벽한 예를 가지고 있기 때문입니다. 베어 중성자는 불안정합니다. 방사능으로 붕괴 (베타 붕괴)되어 양성자, 전자, 중성미자로 변하고 반감기가 약 1000 초인 아주 작은 에너지를 방출합니다. 우주는 1000 초가 훨씬 넘었는데 왜 중성자가 남았을까요? 핵에서 중성자와 양성자 사이의 강한 결합 때문입니다 (화학 결합에서와 같이 전자기력이 아닌 강한 힘 사용). 대부분의 일상적인 핵에서, 붕괴가 일어나고 양성자가 너무 많고 중성자가 충분하지 않은 불안정한 핵을 만드는 것은 에너지 적으로 바람직하지 않습니다. 이것이 사실이 아닌 소수의 핵은 베타 붕괴를 겪는 방사성 핵입니다.