Изомерията на атомните ядра е
Изомерията на атомните ядрае феноменът на съществуването на метастабилни (изомерни) възбудени състояния в ядрата на атомите с достатъчно дълъг живот.
Съдържание
Историческа информация
Концепцията за изомерията на атомните ядра възниква през 1921 г., когато немският физик О. Хан открива ново радиоактивно вещество уран-Z (UZ), което не се различава по химични свойства или масово число от вече известния уран-X2 (UX2), но има различен период на полуразпад. В съвременните обозначения UZ и UX2 съответстват на основното и изомерното състояние на изотопа 234 Pa. През 1935 г. Б. В. Курчатов, И. В. Курчатов, Л. В. Мисовски и Л. И. Русинов откриват изомер на изкуствения бромен изотоп 80 Br, който се образува заедно с основното състояние на ядрото, когато неутроните се улавят от стабилния 79 Br. Това постави основата за систематично изследване на това явление.
Теоретична информация
Изомерните състояния се различават от обикновените възбудени състояния на ядрата по това, че вероятността за преход към всички основни състояния за тях е силно потисната от правилата за изключване на спина и паритета. По-специално, преходи с висока мултиполярност (тоест голяма промяна на спина, необходима за преход към основното състояние) и ниска енергия на прехода се потискат.
Продължителността на живота на изомерните състояния надвишава части от микросекунда (и може да бъде измерена в години), докато типичната продължителност на живота на неизомерните възбудени състояния е от порядъка на пикосекунди или по-малко. Важно е, че няма естествена разлика, с изключение на продължителността на живота, между двете, границата между изомерните и неизомерните възбудени състояния на ядрото е въпрос на споразумение. Така в справочника Nubase’1997 за свойствата на изотопите [1] възбудени състояния с периодполуживот от повече от 1 ms, докато новата версия на тази справка на Nubase'2003 [2] добавя много състояния с полуживот от около 100 ns или повече, които могат да представляват интерес за масспектрометрията на ускорителя.
Разпадането на изомерните състояния може да се извърши от
Вероятността за конкретен вариант на разпадане се определя от вътрешната структура на ядрото и неговите енергийни нива (както и нивата на ядрата - възможни продукти на разпадане).
В някои области на стойностите на масовите числа има т.нар. острови на изомерията (изомерите са особено разпространени в тези райони). Това явление се обяснява с модела на черупката на ядрото, който предсказва съществуването в нечетните ядра на енергийно подобни ядрени нива с голяма разлика в спиновете, когато броят на протоните или неутроните е близък до магическите числа.
Понякога появата на изомери е свързана със значителна разлика във формата на ядрото в различни енергийни състояния (както при 180 Hf).
Най-голям интерес представляват относително стабилни изомери с полуживот от 10–6 s до много години. Изомерите се обозначават с букватаm(от английскиmetastable) в индекса на масовото число (например 80mBr) или в десния горен индекс (например 80 Brm). Ако един нуклид има повече от едно метастабилно възбудено състояние, те се означават по ред на нарастване на енергията с буквитеm,n,p,qи по-нататък по азбучен ред, или с букватаm, последвана от число:m1,m2 и т.н.