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原子核崩壊図

索引 原子核崩壊図

原子核崩壊図(げんしかくほうかいず)とは、原子核が崩壊する際の崩壊モードや崩壊エネルギーを図で示したものである。崩壊モードには、核種が変わるアルファ崩壊、ベータ崩壊や、ガンマ線を放出するガンマ崩壊などがある。 崩壊する原子核が半数になるまで崩壊する時間を半減期、1/e(ネイピア数分の1)になるまでの時間を寿命と呼ぶ。崩壊を起こす核を不安定核、起こさない核(もしくは太陽系の年齢より十分長い寿命を持つ核)を安定核という。 Tlの原子核崩壊図 原子核崩壊図には、まず核種(核記号とその左上に質量数、左下に陽子数)が書かれ、そのすぐ上に寿命が、更にすぐ下に崩壊モードが書かれている。 L字型の矢印は崩壊後に遷移される励起状態とその遷移確率が明記されている。その各励起状態を表す横線の左端にはスピンパリティが、右端には状態エネルギーがMeVの単位で書かれている。 縦に長い矢印は各励起状態からガンマ崩壊を起こして基底状態(一番下)にいくまでの経路である。それぞれには遷移確率とその時に放出するガンマ線のエネルギーが書かれている。.

19 関係: 基底状態原子核半減期寿命崩壊モード崩壊エネルギー不安定核ネイピア数ベータ崩壊アルファ崩壊ガンマ崩壊ガンマ線質量数電子ボルト陽子核種放射線放射能放射性崩壊

基底状態

基底状態(きていじょうたい、)とは、系の固有状態の内で最低のエネルギーの状態をいう。 古典力学では系の取りうるエネルギーは連続して存在するはずだが、ミクロの世界では量子力学によりエネルギーはとびとびの値を取る。その中で最低エネルギーの状態を基底状態とよび、それ以外の状態は励起状態とよぶ。 分子のような少数多体系であれば、基底状態は絶対零度の波動関数を意味する。しかし固体物理学では、有限温度での状態に対しても、素励起がなく、量子統計力学で記述される熱平衡状態をもって基底状態ということがある。これらは厳密には区別すべきものである。.

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原子核

原子核(げんしかく、atomic nucleus)は、単に核(かく、nucleus)ともいい、電子と共に原子を構成している。原子の中心に位置する核子の塊であり、正の電荷を帯びている。核子は、基本的には陽子と中性子から成っているが、通常の水素原子(軽水素)のみ、陽子1個だけである。陽子と中性子の個数、すなわち質量数によって原子核の種類(核種)が決まる。 原子核の質量を半経験的に説明する、ヴァイツゼッカー=ベーテの質量公式(原子核質量公式、他により改良された公式が存在する)がある。.

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半減期

半減期(はんげんき、half-life)とは、ある放射性同位体が、放射性崩壊によってその内の半分が別の核種に変化するまでにかかる時間を言う。.

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寿命

寿命(じゅみょう)とは、命がある間の長さのことであり、生まれてから死ぬまでの時間のことである。転じて、工業製品が使用できる期間、あるいは様々な物質・物体の発生・出現から消滅・破壊までの時間などを言うこともある。.

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崩壊モード

崩壊モード(ほうかいもーど、decay mode  小田稔ほか編、『』、研究社、1998年、項目「decay mode」より。ISBN 978-4-7674-3456-8)とは物理学で放射性同位体や不安定な素粒子が崩壊する際、どのような崩壊をするかその様式を分別したものである。単にモードという事もある 原子核の崩壊モードには以下のようなものが挙げられる。.

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崩壊エネルギー

崩壊エネルギー(ほうかいえねるぎー、Decay energy)とは、原子核崩壊の際に放出されるエネルギーのことである。.

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不安定核

不安定核(ふあんていかく)は、陽子と中性子のどちらかが過剰なせいで、短命な核種。エキゾチック核ともいう。 原子核は陽子と中性子で構成され、軽く安定な原子核でのその比はおおよそ1対1である(質量数の大きい原子核では陽子間のクーロン力のためエネルギーを損して中性子の方が多くなる)。 中性子数が通常より多いものを中性子過剰核、陽子数が通常より多いものを陽子過剰核と呼び、今までの安定核の物理には見られなかった現象、例えば中性子ハローや中性子スキンの存在、魔法数の変化などが確認されている。 これらの原子核は主に核分裂の際の分裂破片中に含まれていることが知られていた。RIビームの手法を用いて重イオン加速器を使ってエキゾチック原子核を系統的に合成することが可能となり、その性質を詳しく調べていくことが可能となってきている。 r過程は不安定核を経由して起きる過程と考えられており、宇宙における元素合成や、星の生成に関するメカニズムなどの研究にも密接な関わりを持っている。 Category:同位体.

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ネイピア数

1.

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ベータ崩壊

ベータ崩壊(ベータほうかい、beta decay)とは、放射線としてベータ線(電子)を放出する放射性崩壊の一種である。 後にベータ線のみを放出するとするとベータ線のエネルギーレベルの連続性を説明できないことから、電子(ベータ線)と同時にニュートリノと呼ばれる粒子も放出する弱い相互作用の理論として整理された。.

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アルファ崩壊

アルファ崩壊(アルファほうかい、α崩壊、alpha decay)とは、放射線としてアルファ線(α線)を放出する放射性崩壊の一種である。アルファ崩壊が発生する原因は量子力学におけるトンネル効果である。.

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ガンマ崩壊

ンマ崩壊(ガンマほうかい、)、γ崩壊は、励起された原子核がガンマ線を放出して崩壊する放射性崩壊。ガンマ崩壊は、アルファ崩壊やベータ崩壊と違い、核種が変わらない、つまり、原子番号や質量数が変わらない崩壊である。 具体的には、エネルギーをもらうなどして励起された原子核、アルファ崩壊やベータ崩壊などで崩壊した娘核種がすでに励起した状態であった場合は、高いエネルギー準位から低いエネルギー準位に遷移する際に、その準位間のエネルギー差に等しいエネルギーを持つガンマ線を放出して安定な原子核へと移行する。励起状態の核がγ線を放出するまでの時間は極めて短く、おおむね10-10秒以下である。 ガンマ崩壊はその崩壊において、角運動量とパリティの違いから.

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ガンマ線

ンマ線(ガンマせん、γ線、gamma ray)は、放射線の一種。その実体は、波長がおよそ 10 pm よりも短い電磁波である。 ガンマ線.

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質量数

質量数(しつりょうすう、mass number)は、原子核を構成する陽子と中性子の数を合わせたものを言う長倉三郎ほか編、『』、岩波書店、1998年、項目「質量数」より。ISBN 4-00-080090-6。通常、Aで表す。 同位体や核種を区別するときに用いられることが多い。元素記号の左肩に示す。たとえば、質量数12の炭素の場合は、 と表す。 同じ原子番号であるが質量数(すなわち中性子数)が異なる原子は同位体である。これに対して同じ質量数であるが原子番号(すなわち陽子数)が異なる原子を同重体、中性子数が同じであるが原子番号が異なるものを同中性子体(同調体)という。 質量数は原子核自体の質量とは別物である為、実際の数値はほとんど変わらないもののごく僅か異なる。実際の計算では質量数を質量として用いる事も多い。核子一つ一つの質量と電子の質量の総和より、実際の原子の質量の方が僅かに少なくこの差が質量欠損である。 またある中性原子の質量を原子質量単位を用いて表した質量をM、質量数をAとしたとき、その差の核子1個あたりの値 をパッキングフラクション(packing fraction)という。繰り返すがこれらは全て実際の質量とはほとんど等しいが正確には僅かに異なる。.

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電子ボルト

物理学において、電子ボルト(エレクトロンボルト、electron volt、記号: eV)とはエネルギーの単位のひとつ。 素電荷(そでんか)(すなわち、電子1個分の電荷の符号を反転した値)をもつ荷電粒子が、 の電位差を抵抗なしに通過すると得るエネルギーが 。.

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陽子

陽子(ようし、())とは、原子核を構成する粒子のうち、正の電荷をもつ粒子である。英語名のままプロトンと呼ばれることも多い。陽子は電荷+1、スピン1/2のフェルミ粒子である。記号 p で表される。 陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素(軽水素、H)の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン(H)は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。 原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。.

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核種

核種(かくしゅ、、または nuclear species小田稔ほか編、『』、研究社、1998年、項目「nuclide」より。ISBN 978-4-7674-3456-8)とは、原子核の組成、すなわち核の中の陽子の数、中性子の数及び核のエネルギー準位によって規定される特定の原子の種類を言う。米国の核化学者 T. P. Kohman によって提案された。 核種は原子核の同位体やその他の性質を区別するために利用される。放射能を持つ核種を放射性核種、そうではない安定した核種を安定核種と呼ぶ。.

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放射線

放射線(ほうしゃせん、radiation、radial rays)とは、高い運動エネルギーをもって流れる物質粒子(アルファ線、ベータ線、中性子線、陽子線、重イオン線、中間子線などの粒子放射線)と高エネルギーの電磁波(ガンマ線とX線のような電磁放射線)の総称をいう。「放射線」に全ての電磁波を含め、電離を起こすエネルギーの高いものを電離放射線、そうでないものを非電離放射線とに分けることもあるが、一般に「放射線」とだけいうと、高エネルギーの電離放射線の方を指していることが多い 。 なお、広辞苑には「放射性元素の放射性崩壊に伴い放出される粒子放射線と電磁放射線(主にアルファ線、ベータ線、ガンマ線)を指す」広辞苑第五版 p.2432【放射線】、とあるが、これは放射性物質の放射能を問題とする文脈ではそれを指す、というくらいの意味である。.

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放射能

放射能(ほうしゃのう、radioactivity、activity)とは、放射性同位元素が放射性崩壊を起こして別の元素に変化する性質(能力)を言う。なお、放射性崩壊に際しては放射線の放出を伴う。 放射能は、単位時間に放射性崩壊する原子の個数(単位:ベクレル )で計量される。 なお、ある元素の同位体の中で放射能を持つ元素を表す場合は「放射性同位体」、それらを含む物質を表す場合は「放射性物質」と呼ぶのが適切である。.

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放射性崩壊

放射性崩壊(ほうしゃせいほうかい、radioactive decay)または放射性壊変(ほうしゃせいかいへん)、あるいは放射壊変(ほうしゃかいへん)とは、構成の不安定性を持つ原子核が、放射線(α線、β線、γ線)を出すことにより他の安定な原子核に変化する現象の事を言う。放射性物質が放射線を出す原因はこの放射性崩壊である。.

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