Можно ли предотвратить распад радиоактивного атома, если он находится в ДЕЙСТВИТЕЛЬНО сильной химической связи?

Question

Итак, исходя из этого вопроса , молекула, содержащая радиоактивный атом, разорвется, когда атом распадется. Но предположим, что вам нужно много энергии, чтобы разрушить соединение - например, больше энергии, чем выделяет атом при распаде (очевидно, такая стабильная молекула на самом деле невозможна ... верно?). Будет ли атом просто вынужден оставаться статичным или произойдет что-то еще?

Я не могу придумать способ разрушения соединения, поскольку для этого, вероятно, потребуется бесплатная энергия. Но, может быть, соединение может «впитывать» энергию, поэтому резкий толчок или высокая температура могут вызвать распад атома и разрыв связей?

Answer 1

В принципе да. Если потенциальные продукты распада имеют более высокую энергию, чем исходная молекула, распад не может произойти.

На практике энергии химической связи (обычно в $\rm eV$ диапазона) намного, намного меньше, чем энергии ядерного распада (обычно в $\rm MeV$range), и поэтому этого не происходит ни в каких известных мне случаях. Это не совпадение, а просто естественное следствие относительной силы ядерных и электромагнитных взаимодействий.

Answer 2

Хотя аргументы, выдвинутые в других ответах, в принципе верны, важно отметить, что процессы ядерного распада охватывают огромное пространство параметров, как по энергии, так и по периоду полураспада.

Таким образом , чтобы обеспечить встречный пример, давайте рассмотрим в основном специальный ядерный переход в связи с этим: торием 229, который имеет изомерные состояния Ториевого 229m, который может быть получен как продукт распада урана 233. Энергией перехода из этого состояния является 8,28 + - 0,17 эВ ( источник ). Да, эВ ! Этот переход находится в оптическом режиме.

В результате на него влияют всевозможные электронные процессы , например, внутреннее преобразование . Также важна химическая среда или, скорее, кристаллическая структура (как указано здесь ). Обратите внимание, что существует огромное количество литературы по этому вопросу, и я привожу здесь только примеры, которые никоим образом не представляют всю работу в целом. Для дальнейшего чтения см. Это и ссылки в нем.

Обратите внимание, что это чрезвычайно экзотический переход, но также очень важный. Много усилий вложено в создание чрезвычайно точных ядерных часов с использованием этих ядер.

Так что, по крайней мере, на более слабую версию вопроса в ОП можно ответить утвердительно: существуют процессы радиоактивного распада, на которые сильно влияет электронная среда.

---

Отредактируйте для ясности

В комментариях меня попросили уточнить мой ответ относительно того, как он решает вопрос и о каком ядерном переходе мы говорим.

• (в ответ на запрос @ Helen) Мой ответ указывает на конкретный ядерный переход, на который влияет электронная среда. Переход можно считать экзотическим, большинство других процессов ядерного распада (особенно альфа- и бета-распад) не будут затронуты таким образом, как указано в принятом в настоящее время ответе. Можно спорить, является ли это положительным ответом на вопрос.
• (в ответ на запрос @Emilio Pisanty) Ториевый переход - это совершенно особый гамма-переход изомерного состояния, которое имеет нетипично низкую энергию перехода (см. рисунок 3 в этой статье в открытом доступе для хорошей визуализации). В самом деле, это самый нижний из известных переходов. Возбужденное состояние может распадаться также через другие каналы распада, такие как внутреннее преобразование, когда электрон-оболочка выбрасывается вместо испускания гамма-фотона. Ни в том, ни в другом случае масса и заряд ядра не изменяются, как это обычно бывает при гамма-переходе.

Также посмотрите ответ @ BCS, чтобы увидеть еще один хороший пример, который работает с захватом электронов.

Answer 3

Обычный ответ состоит в том, что химические реакции не могут повлиять на процессы, происходящие внутри ядра, потому что химические процессы затрагивают только самые внешние электронные орбитали в соответствующем атоме или молекуле, а ядро ​​меньше, чем это, в ~ 10 ^ -5 раз, что означает, что это совершенно не относится к химическим реакциям.

Единственные возможные исключения - это те ядерные процессы, включающие захват электронов, как указано другими здесь в разделе комментариев.

Answer 4

2s-электроны бериллия могут способствовать химической связи. Следовательно, когда 7Be распадается за счет захвата L-электронов, он делает это, забирая электроны со своих атомных орбиталей, которые могут участвовать в связывании. Это делает скорость его распада в измеримой степени зависимой от его химического окружения - редкое явление при ядерном распаде.

ссылка

Answer 5

В принципе, безусловно, да, потому что у нас есть прекрасный пример из смежной области - ядерной физики. Голый нейтрон нестабилен; он будет радиоактивно распадаться (бета-распад) на протон, электрон и нейтрино и высвободить крошечный кусочек энергии с периодом полураспада около 1000 секунд. Возраст Вселенной намного превышает 1000 секунд, так почему же остались нейтроны? Из-за сильных связей между нейтронами и протонами в ядрах (с использованием сильного взаимодействия, а не электромагнитного взаимодействия, как в химии). В подавляющем большинстве обычных ядер энергетически невыгодно, чтобы произошел распад и получилось менее стабильное ядро ​​со слишком большим количеством протонов и недостаточным количеством нейтронов. Несколько ядер, где это не так, - это радиоактивные ядра, которые действительно претерпевают бета-распад.