הגדרת איזומר גרעיני ודוגמאות

איזומרים גרעיניים הם אטומים זהים מספר מסה ו מספר אטומי, אבל עם מצבים שונים של עירור ב- הגרעין האטומי. גבוה יותר או יותר מצב נרגש נקרא מדינה גרועה, בעוד שהמדינה היציבה והבלתי מעוררת נקראת מדינת הקרקע.

רוב האנשים מודעים לכך אלקטרונים יכול לשנות את רמות האנרגיה ולהימצא במצבים נרגשים. תהליך אנלוגי מתרחש בגרעין האטומי כאשר פרוטונים או נויטרונים (הגרעינים) מתלהבים. הגרעין הנרגש תופס מסלול גרעיני גבוה יותר באנרגיה. רוב הזמן הגרעינים הנרגשים חוזרים מייד למצב האדמה, אך אם יש למצב הנרגש זמן מחצית חיים יותר ממאה עד 1000 פעמים ממצבים נרגשים רגילים, זה נחשב למצב גרוע. במילים אחרות, מחצית החיים של מצב נרגש היא בדרך כלל בסדר גודל של 10^-12 שניות, בעוד שמדינה גרועה היא בעלת מחצית חיים של 10^-9 שניות ומעלה. מקורות מסוימים מגדירים מצב גרוע כבעלי חיים מחציתו העולים על 5 x 10^-9 שניות כדי למנוע בלבול עם מחצית החיים של פליטת הגמא. בעוד שמדינות הגרורות ביותר מתפרקות במהירות, חלקן נמשכות דקות, שעות, שנים או הרבה יותר.

ה סיבה צורות של מדינות גרורות נובעות מכיוון שנדרש שינוי ספין גרעיני גדול יותר על מנת שיחזרו למדינת הקרקע. שינוי סיבוב גבוה הופך את ההתפרקות ל"מעברים אסורים "ומעכב אותם. מחצית החיים של ריקבון מושפעים גם מכמות אנרגיית הריקבון הזמינה.

מרבית האיזומרים הגרעיניים חוזרים למצב האדמה באמצעות דעיכה בגמא. לפעמים נקרא עששת גאמה ממצב גרוע מעבר איזומרי, אבל זה בעצם זהה לדעיכת גמא רגילה קצרת מועד. לעומת זאת, מרבית המצבים האטומיים הנרגשים (אלקטרונים) חוזרים למצב האדמה דרך fניאון.

דרך נוספת שאיזומרים גרועים יכולים להתפרק היא על ידי המרה פנימית. בהמרה פנימית האנרגיה המשתחררת על ידי הריקבון מאיצה אלקטרון פנימי, וגורמת לו לצאת מהאטום באנרגיה ובמהירות ניכרים. מצבי ריקבון אחרים קיימים עבור איזומרים גרעיניים מאוד לא יציבים.

מצב הקרקע מצוין באמצעות הסמל g (כאשר משתמשים בכל סימון). המצבים הנרגשים מסומנים באמצעות הסמלים m, n, o וכו '. המצב הגרוע הראשון מסומן על ידי האות m. אם לאיזוטופ ספציפי יש מצבים גרועים מרובים, האיזומרים נקבעים m1, m2, m3 וכו '. הייעוד רשום אחרי מספר המסה (למשל קובלט 58 מ 'או ^{58 מ '}₂₇Co, hafnium-178m2 או ^{178 מ"ר}₇₂חף).

ניתן להוסיף את הסמל sf כדי לציין איזומרים שמסוגלים ביקוע ספונטני. סמל זה משמש בתרשים הגרעין של קרלסרוהה.

אוטו האן גילה את האיזומר הגרעיני הראשון בשנת 1921. זה היה Pa-234m, שמתרסק ב- Pa-234.

המצב הגרוע ביותר בעל החיים הגרוע ביותר הוא זה של ^{180 מ '}₇₃ טא. לא נראה כי מצב זה של טנטלום גרוע הוא מתפרק ונראה שהוא נמשך לפחות 10¹⁵ שנים (ארוכות יותר מגיל היקום). מכיוון שהמדינה הגרועה נמשכת זמן כה רב, האיזומר הגרעיני יציב בעיקרו. טנטלום-180 מ 'נמצא בטבע בשפע של כ -1 לכל 8300 אטומים. נראה שאולי האיזומר הגרעיני נוצר בסופרנובות.

איזומרים גרעיניים גרועים מתרחשים באמצעות תגובות גרעיניות וניתנים לייצור באמצעות היתוך גרעיני. הם מתרחשים באופן טבעי ומלאכותי.

סוג מסוים של איזומר גרעיני הוא איזומר הביקוע או איזומר הצורה. איזומרים של ביקוע מצוינים באמצעות תסריט פוסט או על-פי "f" במקום "m" (למשל, פלוטוניום -240f או ^240f₉₄פו). המונח "איזומר צורה" מתייחס לצורת הגרעין האטומי. בעוד הגרעין האטומי נוטה להיות מתואר כספירה, גרעינים מסוימים, כמו אלה של מרבית האקטינידים, הם תחומי פראט (בצורת כדורגל). בגלל השפעות מכניות קוונטיות, הרחקה של מצבים נרגשים למצב הקרקע מונעת, ולכן נרגשים מדינות נוטות לעבור ביקוע ספונטני או לחזור למצב הקרקע עם מחצית החיים של ננו-שניות או מיקרו-שניות. הפרוטונים והנויטרונים של איזומר צורה עשויים להיות רחוקים אפילו יותר מהתפוצה הכדורית מאשר הגרעינים הנמצאים במצב האדמה.

איזומרים גרעיניים עשויים לשמש כמקורות גאמה להליכים רפואיים, סוללות גרעיניות, למחקר על קרני גאמה פליטה מעוררת, ולייזרי קרני גאמא.