1. Загальні відомості
Ізомерія атомних ядер — це явище існування декількох (двох і більше) ядер з однаковим масовим числом A та порядковим числом Z, але різними енергетичними станами та часами життя. Такі ядра називаються ядерними ізомерами. Основний стан ядра — це стан з найнижчою енергією. Збуджені стани ядра розташовані вище за основний стан за енергією і можуть розпадатися в основний стан шляхом випромінювання гамма-квантів.
2. Метастабільні стани
Ядерні ізомери, що мають значно більшу тривалість життя порівняно з іншими збудженими станами, називаються метастабільними. Період напіврозпаду метастабільних станів зазвичай становить від 10-9 секунди до декількох років. Це зумовлено тим, що переходи з метастабільного стану в основний стан заборонені правилами відбору, що призводить до більш тривалого часу життя.
3. Типи ізомерії
Існує два основних типи ядерної ізомерії:
- Ізомерія форми — виявляється у зміні форми ядра під час переходу між різними енергетичними станами.
- Ізомерія спіна — визначається різницею в орієнтації спінів нуклонів у збудженому та основному станах.
4. Застосування
Ядерна ізомерія має численні практичні застосування. Наприклад, короткоживучі ізомери використовуються в ядерній медицині для діагностики та лікування різних захворювань. Метастабільні ізомери застосовуються в генераторах гамма-випромінювання та в деяких типах лазерів.
5. Історичні відомості
Перший ядерний ізомер був відкритий американськими фізиками Карлом Перріном і Джоном Рейнольдсом у 1940 році. Вони виявили метастабільний стан ядра селену-75 з періодом напіврозпаду 117 днів.
6. Остаточні зауваження
Ізомерія атомних ядер — це важливий фізичний феномен, який дозволяє ядерним ядрам існувати в різних збуджених станах з різною тривалістю життя. Ядерна ізомерія має практичне значення в різних галузях науки та техніки.
Часті запитання
- Що таке ядерна ізомерія?
- Які два типи ядерної ізомерії?
- Чому метастабільні стани ядра мають більш тривалий час життя?
- Наведіть приклад практичного застосування ядерної ізомерії.
- Коли був відкритий перший ядерний ізомер?