к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Э  Ю  Я  

Изомерия ядерная
ИЗОМЕРИЯ ЯДЕРНАЯ - существование у нек-рых ядер наряду с основным состоянием достаточно долгоживущих (метастабильных) возбуждённых состояний, наз. изомерными. Явление И. я. было открыто в 1921 О. Ганом (О. Hahn), к-рый обнаружил радиоакт. вещество, названное им ураном Z (UZ), имевшее тот же атомный номер Z и массовое число А, что и др. радиоакт, вещество UX2, но отличалось от него периодом полураспада. Оба вещества являлись продуктами р-распада одного и того же элемента UX1 (23490Th). В дальнейшем выяснилось, что UZ и UX2 - основное и изомерное состояния ядра 23491Pa (изомерное состояние обозначают индексом т, напр. 234m91Ра). В 1935 И. В. Курчатов, Б. В. Курчатов, Л. В. Мысовский и Л. И. Русинов обнаружили, что при облучении нейтронами стабильного изотопа 7935Вr образуется радиоакт. изотоп 8035Вr, имеющий два периода полураспада, что соответствовало распадам из основного и изомерного состояний. Дальнейшие исследования выявили большое число изомерных состояний ядер с разл. периодами полураспада от 3.106 лет (210mBi) до неск. мкс и даже не. Мн. ядра имеют по 2 изомера, а, напр., 160Но имеет 4 изомерных состояния. Причиной И. я. является ослабление вероятности испускания g-квантов из возбуждённого состояния (см. Гамма-излучение ).Обычно это происходит, когда небольшая энергия перехода сочетается с большой разностью значений моментов кол-ва движения I (угл. моментов) нач. и конечного состояний. Чем выше мультипольность и чем меньше энергия hw перехода, тем меньше вероятность у-перехода. В нек-рых случаях ослабление вероятности испускания g-квантов объясняется более сложными структурными особенностями состояний ядра, между к-рыми происходит переход (разное строение ядра в изомерном и нижележащем состоянии). На рис. 1 и 2 приведены фрагменты схем распада изомеров 234m91Pa и 80m35Br. В случае протактиния причина И. я.- малая энергия и высокая мультипольность ЕЗ g-перехода. Он столь затруднён, что в подавляющем числе случаев изомер испытывает b-распад (см. Бета-распад ядер). Для нек-рых изомеров изомерный переход часто становится вообще ненаблюдаемым. В случаe 80m35Вr И. я. обязана g-переходу мультипольности МЗ. Ядро из изомерного состояния (Ip = 5-) переходит в более низкое по энергии состояние (2-), к-рое за небольшое время переходит в осн. состояние ядра 8035Вr. В случае ядра 242Аm (рис. 3) И. я. связана с g-переходом мультипольности E4. 

Рис. 1. Схема распада изомера 234m91Ра. Основное (0) и изомерное состояния выделены жирными линиями; слева указаны значения спинов и чётностей (Ip), правее - мультипольность, энергии уровней (в кэВ) и периоды полураспада; в % даны вероятности различных каналов распада ядра из изомерного состояния. 

Изомерное состояние в основном распадается через g-переход, но в 5 из 1000 случаев наблюдается альфа-распад .В приведённых примерах изомерные переходы сопровождаются испусканием в большинстве случаев не g-квантов, а конверсионных электронов (см. Конверсия внутренняя). 

Рис. 2. Схема распада изомера 80m35Br; Э.З--электронный захват. 

Рис. 3. Схема распада 242m95Am. 

Большое число изомерных переходов мулътиполь-ности M4 наблюдается при "разрядке" возбуждённых состояний нечётных ядер, когда число протонов или нейтронов приближается к магич. числам (острова изомерии). Это объясняется оболочечной моделью ядра, как следствие заполнения нуклонами соседних, близких по энергии, но сильно отличающихся по спинам состояний g9/2 и р1/2, а также h11/2 и d3/2 (g, р, h, d - обозначения орбитальных моментов нуклонов, индексы при них - значения спина). 

Рис. 4. Схема распада 180m72Hf. 

В отличие от приведённых примеров, изомерное состояние 180m72Hf (рис. 4) принадлежит стабильному ядру и имеет сравнительно большую энергию возбуждения. Причиной изомерии является сильно ослабленный g-пе-реход E1 с энергией 57,6 кэВ, к-рый заторможен в 1016 раз из-за структурных отличий состояний 8- и 8+. В 1962 в ОИЯИ был открыт новый вид И. я.- делительная изомерия. Оказалось, что у нек-рых изотопов трансурановых элементов U, Pu, Am, Cm и Bk есть возбуждённые состояния с энергией ~2-3 МэВ, к-рые распадаются путём спонтанного деления ядер. Предполагается, что этот вид И. я. объясняется различием формы ядер в изомерном и основном состояниях (см. Деление ядер ).Высоковозбужденные изомерные состояния могут испытывать протонный распад (см. Протонная радиоактивность).

Литература по 

1. Мухин К. Н., Экспериментальная ядерная физика 4 изд т. 1, М , 1983; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пеp. с англ. в 3. М. , 1969; см. также лит. и табл. к ст. Нуклид. А. И. Феоктистов. 

к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ