Izomeria nucleară

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Izomerismul nuclear (Uranium X2 / Uranium Z) a fost descoperit de chimistul Otto Hahn în 1921.

Un izomer nuclear este o stare metastabilă (sau izomerică a unui atom ) produsă prin excitația unui proton sau neutron din nucleul atomic, astfel încât să facă o schimbare a spinului său necesar pentru ca acesta să descarce energia aflată în posesia sa și să se descompună în o stare neexcitată. Această decădere se poate întâmpla în două moduri :

  • cu emisie de foton γ ( rază gamma , foton de mare energie)
  • conversie internă (energia este utilizată pentru ionizarea atomului)

Descriere

Această definiție este complet diferită atât de cea a izomerilor din chimie , care este cel mai comun sens al termenului, cât și de sensul cuvântului izotop , care se referă la diferențele în numărul de neutroni dintr-un nucleu. Izomerii metastabili ai unui anumit atom sunt de obicei desemnați cu un "m" (sau, în cazul atomilor cu mai mult de un izomer, 2m, 3m și așa mai departe). Această specificație este de obicei plasată după simbolul atomic și numărul izotopului (de exemplu, Co-58m), sau ca un prefix supercript ( m Co-58 sau 58m Co).

Majoritatea izomerilor nucleari sunt foarte instabili și își radiază imediat energia (în medie într-un timp de ordinea a 10-12 secunde). Prin urmare, termenul este folosit doar pentru acele izotopi care rămân în starea excitată mai mult decât media: vorbim de izomeri nucleari atunci când izotopul în cauză are un timp de înjumătățire de cel puțin mai mare de 10-9 secunde. Mecanica cuantică prezice că unele specii atomice posedă izomeri cu timp de înjumătățire neobișnuit de lungă chiar și în ceea ce privește acest timp minim și că sunt înzestrați cu proprietăți neobișnuite.

Singurul izomer nuclear stabil este un izotop de tantal , 180 m Ta, care apare în natură în proporția unei părți în 8300. Timpul său de înjumătățire este de cel puțin 10-15 ani și poate fi chiar complet stabil. Originea acestui izomer este necunoscută, deși se crede că are ceva de-a face cu exploziile supernova . Când se dezactivează și revine la starea sa de bază, eliberează fotoni foarte energici cu o lungime de undă de 16 nanometri (emisie de raze gamma ). Au fost raportate evenimente în care 180m Ta au fost stimulați să-și emită energia bombardându-l cu alte raze X mult mai puțin energice, dar aceste fapte sunt încă o chestiune de dezbatere în lumea științifică.

Un alt izomer nuclear rezonabil stabil ( timpul de înjumătățire de viață 31 de ani ) este hafniu -178m, care are cea mai mare energie de excitație dintre toți izomerii stabili. Un kilogram de 178-2m Hf conține aproximativ 900 megajuli de energie, adică un sfert de kiloton . În plus, toată energia ar fi eliberată sub formă de raze gamma cu o lungime de undă de 0,05 nanometri. În ceea ce privește Ta de 180 m , există surse controversate care susțin că este posibil să se stimuleze 178-2 m Hf să-și emită energia în momentul dorit, astfel încât această substanță este studiată ca o posibilă sursă pentru laserele cu raze gamma. Mai mult, aceleași surse afirmă că energia emisă este eliberată foarte repede, astfel încât 178-2m Hf ar putea produce impulsuri de putere extrem de mari, de ordinul exawatilor (10 15 wați). Până în prezent (2005) susține că izomerii de hafniu pot fi folosiți ca dispozitive de stocare a energiei sau că armele sunt considerate ridicole de către comunitatea științifică în general, iar probabilitatea ca astfel de previziuni să se materializeze în viitor pare foarte redusă.

Un alt izomer cu o perioadă de înjumătățire lungă este izomerul de 242 m Am al Americiului , cu un timp de înjumătățire de 141 de ani.

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4163609-0