Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЯВ ЯД ЯИ ЯК ЯН ЯП ЯР

Ядерная изомерия

 
Ядерная изомерия не является редким явлением среди ядерных превращений. В настоящее время известно более 100 изомеров.
Явление ядерной изомерии объясняется оболоч.
Обнаружение ядерной изомерии возможно также путем анализа характеристического рентгеновского излучения радиоактивного изотопа.
Схема распада 80 г Вг и 80 Вг. Явление ядерной изомерии обычно объясняют квантовомеханическим запрещением Y - nePex - дов, благодаря чему возбужденные состояния становятся метастабильными.
Изучение ядерной изомерии направлено на выяснение структуры атомного ядра.
Энергетический спектр электронов внутренней конверсии. Исследование явления ядерной изомерии у искусственно радио-актив-ных ядер было проведено группой советских физиков под руководством Курчатова и Русинова.
Вследствие существования ядерной изомерии е-захват часто является лишь одним из возможных способов стабилизации ядра. Примером может служить 40К ( § 3 доп. Протекавшим уже после образования земной коры процессом по схеме 40К е - - 40Аг и обусловлено, по-видимому, резкое преобладание в атмосфере 40Аг сравнительно с другими его изотопами и остальными инертными газами. Радиоактивное происхождение основной массы атмосферного аргона подтверждается, в частности, результатами исследования калийных минералов: оказалось, что 1 кг природного КС1 содержит 0 5 см3 40Аг, свободного от примеси других изотопов.
Вследствие существования ядерной изомерии е-захват часто является лишь одним из возможных способов стабилизации ядра. Примером может служить 40К ( § 3 доп. Протекавшим уже после образования земной коры процессом по схеме WK е - 40Аг и обусловлено, по-видимому, резкое преобладание в атмосфере 40Аг сравнительно с другими его изотопами и остальными инертными газами. Радиоактивное происхождение основной массы атмосферного аргона подтверждается, в частности, результатами исследования калийных минералов: оказалось, что 1 кг природного КС1 содержит 0 5 см3 40Аг, свободного от примеси других изотопов.
В связи с явлением ядерной изомерии через эти ядра распадается лишь часть цепочки.
В настоящее время явление ядерной изомерии хорошо изучено. Эти уровни и играют роль метаста-бильных состояний ядер-изомеров.
В 1935 г. и Б. В. Курчатовы совместно с Л. В. Мысовским открыли ядерную изомерию атомов, обладающих искусственной радиоактивностью.
Возможно, что нижний предел этой лестницы не ограничен ядерной изомерией. Неисчерпаемость форм материи, бесконечность материи вглубь ( Ленин) дает основание предполагать, что существуют другие, еще неизвестные различия атомных ядер, которые смогут обусловливать более мелкие классификационные подразделения у каждого элемента.

Та разновидность изомерии, которая часто называется изомерией строения или подтипом ядерной изомерии ( по Виттигу), принципиально не отличается от разобранных случаев. В данном случае речь идет об изомерии положения, обязанной своим происхождением процессу замещения при неизменном остове ядра.
Гомеотипная изомерия положения а - и 8-глюкозы. Та разновидность изомерии, которая часто называется изомерией строения или подтипом ядерной изомерии ( по Виттигу), принципиально не отличается от разобранных случаев. В данном случае речь идет об изомерии положения, обязанной своим происхождением процессу замещения при неизменном остове ядра. Примеры, представленные на стр.
С изотопом 80Вг связано открытие И. В. Курчатовым, Б. В. Курчатовым и Л. И. Русиновым явления ядерной изомерии, заключающегося в существовании ядер одинакового состава в различных энергетических состояниях. Одно из ядер, обозначаемое как 801ПВг, находится в метастабиль-ном состоянии и, испуская энергию в виде у-квантов, переходит в 80Вг в основном состоянии. Оба изомера образуются из стабильного изотопа 79Вг, причем эффективные сечения захвата нейтронов для реакций 79Вг ( п, у) 80Вг и 79Вг ( п, у) 8 тВг различны и составляют соответственно 8 5 и 2 9 барн.
Наличие каких-то определенных закономерностей во внутренней структуре атомных ядер наглядно подчеркивается существованием ядерной изомерии. Последняя обнаруживается по различному распаду отдельных ядер с одинаковыми основными характеристиками - зарядом и массой. Например, входящие в радиоактивный ряд тория ядра с зарядом 83 и массой 212 ( ТпС) способны испытывать и а-рас-пад, и р-распад, причем 4 / з всех ядер превращается по первому типу и 2 / з - по второму.
Наличие каких-то определенных закономерностей во внутренней структуре атомных ядер наглядно подчеркивается существованием ядерной изомерии. Последняя обнаруживается по различному распаду отдельных ядер с одинаковыми основными характеристиками - зарядом и массой. Например, входящие в радиоактивный ряд тория ядра с зарядом 83 и массой 212 ( ThC) способны испытывать и а-распад, и fi - распад, причем / з всех ядер превращается по первому типу и 2 / з - по второму.
Свинец-204 mz - Четно-четный изотоп, свинец-204, представляет собой интересный пример ядерной изомерии. Мае, был уже известен в течение некоторого времени. Он образуется из висмута-204 при захвате электрона. При р - распаде Т1204 этот изотоп не возникает.
Из них наиболее интересен Вг80, на примере к-рого И. В. Курчатовым с сотрудниками было открыто явление ядерной изомерии. Изотоп Вг82 ( Т, 35 87 часа) используется в радиохимич. Атомный радиус 1 19 А, ионный радиус Вг 1 96 открыт в 1826 А. Название элемента связано с его неприятным запахом ( от греч.
Курчатов и другие ( СССР) установили, что и искусственным радиоизотопам при суще явление ядерной изомерии ( см гл.
Из них наиболее интересен Вг80, на примере к-рого И. В. Курчатовым с сотрудниками было открыто явление ядерной изомерии. Изотоп Br82 ( Tt / - 35 87 часа) используется в радиохимич. Атомный радиус 1 19 А, ионный радиус Вг 1 96 открыт в 1826 А. Название элемента связано с его неприятным запахом ( от греч.
Изучая искусственную радиоактивность, И. В. Курчатов и другие ( СССР) установили, что и искусственным радиоизотопам присуще явление ядерной изомерии ( см. гл.
II рассмотрены основные законы радиоактивности, а-распад, р-рэспад и - у-излучение ядер, а также внутренняя конверсия электронов, ядерная изомерия и эффект Месобауэра.
Проблемой атомного ядра мы начали заниматься несколько поздно, но все же имели ряд серьезных успехов - в работах И. В. Курчатова по ядерной изомерии, в исследованиях А. И. Алиханова, который, сочетав метод магнитной спектроскопии со счетчиками совпадений, измерил ряд спектров и установил свойства бета-распада радиоактивных ядер, в работах Л. А. Арцимовича, А. И. Лейпунского, К. Д. Синельникова и др. по рассеянию быстрых электронов, И. М. Франка и Н. А. Добро-тина - по нейтронам. Новые данные большого принципиального значения получены также при изучении космических лучей Д. В. Скобельцыным и В. И. Векслером на Памире, А. И. Алиханяном и А. И. Алихановым на Алагезе. Явление взрыва атомных ядер под влиянием космических лучей было открыто Г. С. Ждановым методом толстослойных фотографических пластинок, разработанных впервые Л. В. Мысовским в Радиевом институте.
Проблемой атомного ядра мы начали заниматься несколько поздно, но все же имели ряд серьезных успехов - в работах И. В. Курчатова по ядерной изомерии, в исследованиях А. И. Али-ханова, который, сочетав метод магнитной спектроскопии со счетчиками совпадений, измерил ряд спектров и установил свойства бета-распада радиоактивных ядер, в работах Л. А. Арцимовича, А. И. Лейпунского, К. Д. Синельникова и др. по рассеянию быстрых электронов, И. М. Франка и Н. А. Добротина - по нейтронам. Новые данные большого принципиального значения получены также при изучении космических лучей Д. В. Скобельцыным и В. И. Векслером на Памире, А. И. Алиха-няном и А. И. Алихановым на Алагезе.

В результате более поздних исследований были установлены следующие типы радиоактивности: электронная, позитронная, электронный захват, а-распад, спонтанное деление и ядерная изомерия.
Ядерная изомерия теперь явление не редкое.
Возбужденные состояния, обладающие измеримыми временами жизни, называются метастабильными Или изомерными состояниями. Явление ядерной изомерии стало известно ( пары UZ - UX2 и Вг80 - Вг80 1) до того, как были установлены основные принципы, определяющие вероятность этого процесса.
Ядерные изомеры представляют собой модификации одного и того же изотопа, отличающиеся некоторыми своими свойствами. Обычно явление ядерной изомерии устанавливается по различию радиоактивных свойств изомерных ядер. В этом случае число радиоактивных периодов у какого-либо элемента превышает число радиоактивных изотопов.
Ядерные изомеры представляют собой модификации одного и того же изотопа, отличающиеся некоторыми своими свойствами. Обычно явление ядерной изомерии устанавливается по различию радиоактивных свойств изомерных ядер. В этом случае число радиоактивных периодов у какого-либо элемента превышает число радиоактивных изотопов.
Хотя энергия отдачи-0 31 eV довольно мала в сравнении с энергией химических связей ( 1 - 10 eV), однако оказывается, что практически каждый акт внутренней конверсии ведет к разрыву химической связи и выбрасыванию радиоактивного ядра. Интересно отметить, что в некоторых случаях ядерной изомерии простая отдача у-кванта недостаточна для разрыва химической связи. Так, при превращении изомера Zn69 с периодом полураспада 13 8 часа в другой изомер с периодом полураспада 57 мин.
На изотопах Вг И. В. Курчатовым было открыто явление ядерной изомерии. Ядерными изомерами называются изотопы с одинаковым зарядом ядра, одинаковым массовым числом, одинаковым типом радиоактивного излучения, но с различными периодами полураспада. Одно из ядер находится в нормальном энергетическом состоянии, а другое в возбужденном. Возбужденное ядро брома, прежде чем излучать электрон, излучает гамма-квант.
Так, в результате р-распада 198Аи в течение 2 7 дн превращается в возбужденное ядро 198Hg, которое при испускании у-квантов переходит в невозбужденное состояние. В этом случае имеет место изомерный переход или ядерная изомерия. Изомеры различаются только энергетическими состояниями ядер и их называют изомерной парой.
Особо следует отметить образующуюся по реакции 198Hg ( n, у) 197Hg радиортуть 197Hg, превращение которой посредством е-захвата в I97Au протекает с двумя различными периодами полураспада - 24 и 65 часов. Этим наглядно демонстрируется наличие у 1S7Hg довольно распространенной среди радиоэлементов ядерной изомерии. Рассматриваемая реакция интересна и с другой точки зрения - как принципиальное осуществление мечты алхимиков о получении золота из ртути.
Особо следует отметить образующуюся по реакции IS6Hg ( и, Y) 197Hg радиортуть 197Hg, превращение которой посредством е-захвата в 67Аи протекает с двумя различными периодами полураспада - 23 и 65 часов. Этим нагяядно демонстрируется наличие у 197Hg довольно распространенной среди радиоэлементов ядерной изомерии.
В столбцах 2 и 3 цифра справа над символом элемента обозначает массовое число ( целочисленный атомный вес) соответствующего изотопа. Если имеются одинаковые символы и массовые числа, то это случай ядерной изомерии. Изомеры имеют различные периоды полураспада. Радиоактивные изомеры могут быть у радиоактивных и у стабильных ядер. Если символ ядра помещен в скобках, то изотоп недостоверен. Если массовое число помещено в скобках, то оно недостоверно. Если приведены два числа, то ядро имеет одно или другое массовое число.
Изредка ( когда возбужденный уровень лежит низко, в большинстве случаев ниже 100 keV, и связанное с испусканием отдельного у-кванта изменение спина велико [137]) испускание у-кванта возбужденным ядром, которое из энергетических соображений не в состоянии распасться другим способом, может оказаться столь маловероятным, что это ядро будет обладать макроскопическим временем жизни; но это значит, что будут способны более чем к мгновенному сосуществованию два ядра с одина-ковыми массой и зарядом: возбужденное и находящееся в основном состоянии. Такие два ядра являются одновременно изотопами и изобарами; их называют изомерами [128, 18, 120]; однако в противоположность общему случаю химической изомерии ядерным изомерам можно приписать только различные содержания энергии, но не различные структуры. Ядерная изомерия была впервые обнаружена в 1921 г. Ханом [61] на примере пары UX2 - UZ. Среди искусственных радиоэлементов ядерная изомерия была впервые открыта В. Изомерные ядра могут быть нестабильными относительно 3-распада, как это имело место в обоих упомянутых случаях, но это не обязательно.
В изомерных ядрах, следовательно, находится одинаковое число протонов и нейтронов. Различие радиоактивных свойств выражается, как было сказано выше, лишь в величине полупериода распада, что свидетельствует о различном состоянии элементарных частиц в ядре. Показательным примером ядерной изомерии является изомерия брома.
Множество сведений о наличии заполненной оболочки при N - 126 получено с помощью систематики а-распадо-в. При данном Z энергия а-рас-пада является плавной функцией А, но при N 126 наблюдаются резкие скачки. Наконец, существует интересная корреляция между ядерной изомерией и магическими числами.
Так, в результате ( 3-распада 198Аи в течение 2 7 дн превращается в возбужденное ядро 198Hg, которое при испускании у-квантов переходит в невозбужденное состояние. В этом случае ( как и во многих других) у-излучатель-ный переход происходит не спонтанно ( за 10 - 13 с), а медленнее, с периодом полураспада от 10-в с до нескольких дней. В этом случае имеет место изомерный переход или ядерная изомерия. Изомеры различаются только энергетическими состояниями ядер и их называют изомерной парой.

Так, в результате - распада 198Аи в течение 2 7 дн превращается в возбужденное ядро 198Hg, которое при испускании у-квантов переходит в невозбужденное состояние. В этом случае ( как и во многих других) у-излучатель-ный переход происходит не спонтанно ( за 10 - 13 с), а медленнее, с периодом полураспада от 10-в с до нескольких дней. В этом случае имеет место изомерный переход или ядерная изомерия. Изомеры различаются только энергетическими состояниями ядер и их называют изомерной парой.
С 30 - х годов значение крупнейшего центра физической науки в Советском Союзе приобрел Ленинградский физико-технический институт ( ЛФТИ), реорганизованный из Физико-технической лаборатории НТО ВСНХ и до 1951 г. возглавлявшийся акад. В нем были выполнены фундаментальные работы в области ядерной физики: изучение свойств и структуры атомных ядер, исследование ядерных реакций и космических лучей, открытие явления ядерной изомерии и пр.
Изредка ( когда возбужденный уровень лежит низко, в большинстве случаев ниже 100 keV, и связанное с испусканием отдельного у-кванта изменение спина велико [137]) испускание у-кванта возбужденным ядром, которое из энергетических соображений не в состоянии распасться другим способом, может оказаться столь маловероятным, что это ядро будет обладать макроскопическим временем жизни; но это значит, что будут способны более чем к мгновенному сосуществованию два ядра с одина-ковыми массой и зарядом: возбужденное и находящееся в основном состоянии. Такие два ядра являются одновременно изотопами и изобарами; их называют изомерами [128, 18, 120]; однако в противоположность общему случаю химической изомерии ядерным изомерам можно приписать только различные содержания энергии, но не различные структуры. Ядерная изомерия была впервые обнаружена в 1921 г. Ханом [61] на примере пары UX2 - UZ. Среди искусственных радиоэлементов ядерная изомерия была впервые открыта В. Изомерные ядра могут быть нестабильными относительно 3-распада, как это имело место в обоих упомянутых случаях, но это не обязательно.
Радиоактивные процессы, вызываемые облучением брома нейтронами. Познавательные перспективы ядерной фи зики. Неизбежен в перспективе такой же переход и в ядерной физике. Уже известны факты, подготовляющие этот переход и совершенно аналогичные фактам, подготовившим переход от стехиометрической атомистики к структурной атомистике. Мы говорим о ядерной изомерии.
Через год совместно с Б. В. Курчатовым и Л. И. Русиновым открыл явление ядерной изомерии искусственно-радиоактивных изотопов. Тогда же им и его сотрудниками был введен в действие первый в Европе циклотрон Ленинградского радиевого института, а несколькими годами позднее построен крупнейший по тому времени циклотрон ЛФТИ. В 1943 г. он был избран действительным членом Академии наук СССР.
Явление ядерной изомерии объясняется оболоч. В Связи со значительным различием волновых функций возбужденного и основного состояний в этом случае вероятность перехода между ними оказывается малой ( стр. Опыт показывает, что ядерная изомерия действительно наблюдается лишь для N и Z, имеющих значения вблизи ( меньше) чисел 50, 82, 126 ( стр.
Схема уровней энергии ядра ThC. Ядра, находящиеся в возбужденном состоянии, и ядра в основном состоянии могут рассматриваться как два различных ядра, обладающих одинаковым зарядом и массовыми числами, но разными периодами радиоактивного распада и разной энергией связи. Такие ядра обычно называются и з о м е р а м и. Возбужденное ядро называют верхним изомером. Явление изомерии было открыто ( 1935) и объяснено И. В. Курчатовым и Л. И. Русиновьш с сотрудниками. Позднее были открыты другие изомеры. Явление ядерной изомерии объясняется оболочечной моделью ядра ( § 31), возникновением в ядрах с почти заполненными нуклонными оболочками ( при N н Z близких к магическим числам) возбужденных состояний с квантовыми числами /, сильно отличающимися от / для основных состояний ядер. Вероятность перехода между такими состояниями оказывается малой.
Второй период ( 1913 - 34) связан с работами К. Гана и др., в результате к-рых были установлены законы соосаждения и адсорбции радионуклидов из ультраразбавл. Штрассман), открытием ядерной изомерии ( О.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11