2.原子、原子核 ― 原子核 ―

2.原子、原子核

B. 原子核

a. 原子核の構造と模型

(2016 07、2016 05)
・原子核の半径R = 1.3×10-15×A1/3 m] 
 A:質量数
・原子の半径:10-10m

b. 大きさと密度の飽和性

c. 質量と結合エネルギー  d. 核力、質量欠損 

(2012 10)
核力強い相互作用)によって生じる
  → 距離が離れると効果がない

・質量60Feくらい)近くで最大となる 
  → Feの結合エネルギー:8.8MeV

・核子当たりの平均結合エネルギーは19MeV
・陽子-陽子間にはクーロン力も働く
・α粒子は極大値を取り、約7MeV

e. 安定同位体、放射性同位体 

(2015 05)
安定同位体:26015%)   
放射性同位体:150085%)

f. 放射性同位体の壊変形式 

○α壊変 

(2017 06、2012 02)
(A,Z) → (A-4Z-2) + α  
・親核種からα粒子が飛び出す
・壊変条件:Q>0
 Q値={M親-(m娘+mα)}×C2   
 M親:親核種の質量 
 m娘:娘核種の質量 
 C:光速

・α粒子のエネルギーEα=m娘 / (m娘+mα)×Q
 → α線は一定のエネルギー,線スペクトル
 → Eαはトンネル効果によってクーロン障壁を超える

・生成核の反跳エネルギーEb 
 Eb= mα/ (m娘+mα)×Q   
   = (mα/ m娘)×Eα

○β-壊変  

(2012 02 04)
(A,Z) → (AZ+1) + β-  
弱い相互作用によっておこる
 中性子が「陽子」「β-」「反ニュートリノ」になる

・壊変条件:Q>0,M親>m娘
 Q値={M親-(m娘+me)}×C2

・β-線の最大エネルギーEβ-max
 Eβ-max=(M親-m娘)×C2
 → β-,反ニュートリノの角度・エネルギーは連続スペクトル

○β+壊変  

 (2015 08、2012 04)
(A,Z) → (AZ-1) + β+ 
弱い相互作用によっておこる
 陽子が「中性子」「β+」「ニュートリノ」になる

・壊変条件:Q>0,M親-m娘-2me>0
 Q値={M親-(m娘+2me)}×C2

・β+線の最大エネルギーEβ+max
 Eβ+max(M親-m娘-2me)×C2
 →β+,ニュートリノの角度・エネルギーは連続スペクトル
  *β-とは異なるスペクトル分布を示すので注意

○EC壊変

 (A,Z) → (AZ-1)
β+壊変と競合して起こる
 陽子が「軌道電子」を捕獲して「中性子」「ニュートリノ」になる

・結果として、電子の軌道に空席が生じる
 →「特性X線放出」または「オージェ電子放出」が起こる

○核異性体転移 (IT)

(A,Z)m → (A,Z) + γ線

○内部転換 

(2017 07)
・γ線を放出する代わりに軌道電子を放出する現象で、γ線放出との競合反応

・内部転換電子のエネルギーEe=Eγ-E束  
 Eγ:γ線エネルギー 
 E束:軌道電子束縛エネルギー
 →内部転換電子のエネルギーは一定のエネルギー,線スペクトル
 L殻内部転換電子のエネルギー>K格内部転換電子のエネルギー

・内部転換係数
 内部転換係数=「内部転換電子放出数」÷「γ線放出数
 →0~∞までの値を取りうる

g. ニュートリノ

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