Ядерный изомер
Ядерный изомер — это один из изотопов, атомное ядро которого находится в возбуждённом метастабильном состоянии и сохраняет его заметное время. Такое ядро может перейти в состояние с меньшей энергией, испустив гамма-квант или передав энергию электрону.
Состав и заряд такого ядра не меняются: число протонов и нейтронов остаётся тем же. Поэтому ядерный изомер и основное состояние одного изотопа имеют одинаковое зарядовое число и массовое число. Различие состоит только в энергии и времени жизни состояния. Ядерные изомеры относятся к физике атомного ядра и могут образовываться после радиоактивного распада или ядерной реакции.
Переход изомерного состояния
При переходе в состояние с меньшей энергией ядро испускает гамма-квант. Энергия этого фотона равна разности энергий начального и конечного состояний. Такой переход называют изомерным переходом. Иногда энергия передаётся электрону атома, и тогда происходит внутренняя конверсия.
Если изомер распадается по закону радиоактивного распада, число нераспавшихся ядер уменьшается со временем:
У изотопа технеция-99 есть метастабильное состояние \(^{99\text{m}}\mathrm{Tc}\). При переходе в основное состояние ядро испускает гамма-квант. Число протонов и нейтронов при этом не изменяется: меняется только энергия ядра.
Ядерный изомер — не отдельный химический элемент и не новый изотоп по составу. Изотопы отличаются числом нейтронов, а изомеры одного изотопа имеют одинаковые числа протонов и нейтронов, но разные энергетические состояния.
Чем ядерный изомер отличается от основного состояния того же изотопа?
Главное
- Ядерный изомер — изотоп в метастабильном возбуждённом состоянии.
- При изомерном переходе состав ядра не меняется, а избыток энергии обычно выделяется в виде гамма-кванта.
- Изомерное состояние можно описывать законом радиоактивного распада: \(N(t)=N_0\,2^{-t/T_{1/2}}\).