GERÇEKTEN güçlü bir kimyasal bağ içindeyse radyoaktif bir atomun bozulması engellenebilir mi?
Yani bu soruya göre radyoaktif atom içeren bir molekül, atom bozunduğunda kırılacaktır. Ancak , bileşiği parçalamak için çok fazla enerjiye ihtiyacınız olduğunu varsayalım - içinde olduğu gibi, atomun bozunmasının serbest bırakacağından daha fazla enerji (açıkçası, bu kadar kararlı bir molekül aslında mümkün değil ... değil mi?). Atom durağan kalmaya mı zorlanacak yoksa başka bir şey mi olacak?
Muhtemelen serbest enerjiye ihtiyaç duyacağı için bileşiğin parçalanması için bir yol düşünemiyorum. Ama belki bileşik enerjiyi "emebilir", bu yüzden keskin bir sarsıntı veya yüksek ısı atomun bozulmasına ve bağların kopmasına neden olabilir?
Yanıtlar
Prensip olarak evet. Olası bozunma ürünleri, orijinal molekülden daha yüksek bir enerjiye sahipse, bozulma gerçekleşemez.
Pratikte, kimyasal bağlanma enerjileri (tipik olarak $\rm eV$ aralığı) nükleer bozunma enerjilerinden çok çok daha $\rm MeV$aralık) ve bu yüzden bu benim bildiğim hiçbir durumda meydana gelmez. Bu bir tesadüf değil, sadece nükleer ve elektromanyetik etkileşimlerin göreceli gücünün doğal bir sonucudur.
Diğer cevaplarda öne sürülen argümanlar prensipte doğru olsa da, nükleer bozulma süreçlerinin hem enerji hem de yarı ömür açısından çok büyük bir parametre alanını kapsadığına dikkat etmek önemlidir.
Yani bir karşı örnek sunmak amacıyla, bize bakalım Toryum 229, izomerik devlet Toryum toplam 229 vardır, bu devletin geçiş enerjisi uranyum 233. bir çürüme ürünü olarak elde edilebilir: Bu konuda en özel nükleer geçiş 8.28 + - 0.17 eV ( kaynak ). Evet, eV ! Bu geçiş optik rejimde.
Sonuç olarak , iç dönüşüm gibi her türlü elektronik süreçten etkilenir . Ayrıca kimyasal ortam veya daha doğrusu kristal yapı da ilgilidir ( burada belirtildiği gibi ). Bu konuda çok geniş bir literatür olduğunu unutmayın ve burada sadece tüm çalışmayı hiçbir şekilde temsil etmeyen örnekler veriyorum. Daha fazla okuma için buna ve oradaki referanslara bakın .
Bunun son derece egzotik, ancak aynı zamanda çok önemli bir geçiş olduğunu unutmayın. Bu çekirdekleri kullanarak son derece hassas bir nükleer saat inşa etmek için çok çaba harcanmaktadır.
Dolayısıyla, OP'deki sorunun en azından daha zayıf bir versiyonu olumlu olarak yanıtlanabilir: Elektronik ortamdan güçlü bir şekilde etkilenen radyoaktif bozunma süreçleri vardır.
Netlik için düzenleyin
Yorumlarda, soruyu nasıl ele aldığına ve ne tür bir nükleer geçişten bahsettiğimize dair cevabımı netleştirmem istendi.
- (@ Helen'in isteğine yanıt olarak) Cevabım , elektronik ortamdan etkilenen belirli bir nükleer geçişe işaret ediyor. Geçişin egzotik olduğu düşünülebilir, diğer nükleer bozulma süreçlerinin çoğu (özellikle alfa ve beta bozunması), şu anda kabul edilen yanıtta belirtildiği gibi, bu şekilde etkilenmeyecektir. Bunun soruya "evet" cevabı oluşturup oluşturmadığı tartışılabilir.
- (@ Emilio Pisanty'nin talebine yanıt olarak) Toryum geçişi, tipik olmayan şekilde düşük bir geçiş enerjisine sahip izomerik bir durumun çok özel bir gama geçişidir ( güzel bir görselleştirme için bu açık erişim belgesinde Şekil 3'e bakın ). Aslında, bilinen en düşük geçiştir. Uyarılmış durum, bir gama fotonun emisyonu yerine bir kabuk-elektronun fırlatıldığı dahili dönüşüm gibi diğer bozunma kanalları yoluyla da bozunabilir. Çekirdeğin kütlesi ve yükü, gama geçişinde her zamanki gibi, bunların hiçbirinde değişmez.
Ayrıca , elektron yakalama yoluyla çalışan başka bir güzel örnek için @ BCS'nin cevabına da göz atın .
Genel cevap, kimyasal reaksiyonların çekirdek içinde gerçekleşen süreçleri etkileyemeyeceğidir, çünkü kimyasal süreçler sadece ilgili atom veya moleküldeki en dıştaki elektron orbitallerini içerir ve çekirdek bundan ~ 10 ^ -5 mertebesinde daha küçüktür. kimyasal reaksiyonlar söz konusu olduğunda tamamen resmin dışında olduğu anlamına gelir.
Olası tek istisna, buradaki yorumlar bölümünde başkaları tarafından belirtildiği gibi, elektron yakalamayı içeren nükleer süreçler içindir.
Berilyumun 2s elektronları kimyasal bağa katkıda bulunabilir. Bu nedenle, 7Be, L-elektron yakalaması ile bozunduğunda, bunu, bağa katılan atomik yörüngelerinden elektron alarak yapar. Bu, bozunma oranını ölçülebilir bir dereceye kadar kimyasal çevresine bağımlı hale getirir - nükleer bozulmada nadir görülen bir olay.
bağlantı
Cevap prensip olarak kesinlikle evet, çünkü ilgili bir alandan mükemmel bir örneğimiz var - nükleer fizik. Çıplak bir nötron kararsızdır; radyoaktif olarak bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya bozunur (beta bozunur) ve yaklaşık 1000 saniyelik yarı ömürle çok az enerji açığa çıkarır. Evren 1000 saniyeden çok daha eski, öyleyse neden hiç nötron kaldı? Çekirdeklerdeki nötronlar ve protonlar arasındaki güçlü bağlar nedeniyle (kimya bağlarında olduğu gibi elektromanyetik kuvvet değil, güçlü kuvvet kullanılarak). Günlük çekirdeklerin büyük çoğunluğunda, çürümenin gerçekleşmesi ve çok fazla proton ve yetersiz nötron içeren daha az kararlı bir çekirdek oluşturması enerji açısından elverişsizdir. Bunun doğru olmadığı birkaç çekirdek, beta bozunmasına uğrayan radyoaktif çekirdeklerdir.