Ядерный изомер

Cтраница 2

Задача радиохимика при выделении радиоактивного изотопа, образовавшегося по ядерным процессам рассмотренной группы, сводится к отделению радиоактивного изотопа от стабильного или одного ядерного изомера от другого. Реже оказывается необходимым производить отделение от радиоактивных изотопов других элементов, образовавшихся при побочных процессах. [16]

Можно предполагать, что существуют и другие, не известные нам пока различия атомов и их ядер, еще менее заметные, чем различия между ядерными изомерами. Надо подчеркнуть, что отличие изомера Вг80 от другого изомера есть отличие иного порядка ( менее глубокое), чем отличие Вг81 от другого изотопа, скажем, от Вг82; в свою очередь отличие Вг80 от Вг82 иного порядка, чем отличие Вг80 от другого химического элемента, скажем, от хлора или иода. Ставить все эти различия на одну доску - значит зачеркивать качественные различия между ступенями в строении вещества. Так получается, например, когда, следуя за Фаянсом, химики связывают понятие элемента не с зарядом ядра, а с составом ядра, вследствие чего каждый изотоп рассматривается как отдельный химический элемент. [17]

В некоторых случаях это неверно, так как в действительности существуют переходы некоторых ядер между различными энергетическими уровнями с измеримыми периодами полуперехода. Виды этих двух различных энергетических состояний одного и того же ядра называют ядерными изомерами, а переходы между ними называют изомерными переходами. [18]

Такое название оправдывается получением одного из изомеров непосредственно из другого. Среди естественных радиоактивных веществ мы упоминали, что UX2 и UZ являются генетически связанными ядерными изомерами. [19]

Избыточная энергия складывается из кинетической энергии поглощенной частицы и ее энергии связи в составном ядре. Бомбардирующие частицы, но с меньшей энергией, также могут покинуть составное ядро и образовать ядерный изомер о-блучаемого стабильного нуклида. После взаимодействия конечные ядра во многих случаях остаются в возбужденном состоянии, энергия которого намного превышает энергию, необходимую, например, для испускания нейтронов. Когда это энергетически возможно, испускание нейтрона гораздо более вероятно, чем испускание Y-КВЗНТОВ. [20]

Схема распада UX2 и UZ.| Схема распада U235.| Схема распада U238. [21]

При распаде UXi образуются два радиоактивных изотопа протактиния - UX2 и UZ ( рис. 189), которые являются ядерными изомерами. [22]

Как станет ясно из дальнейшего, вопрос о реакциях изотопного обмена и их кинетике является одним из основных при разработке методов обогащения радиоактивных изотопов и разделения ядерных изомеров. Если между атомами, входящими в состав исходного соединения, и возникающими в результате ядерного процесса радиоактивными изотопами или ядерными изомерами имеет место более или менее быстрый изотопный обмен, то это делает невозможным их отделение от соответствующих стабильных изотопов или изотопов, находящихся в высшем изомерном состоянии. Неудивительно поэтому, что прежде чем решить вопрос о применении какого-либо соединения с целью обогащения или разделения ядерных изомеров, необходимо получить надежные сведения о реакциях изотопного обмена изучаемого элемента между исходным соединением и возможными формами радиоактивного изотопа или основного ядерного изомера. [23]

Такие реакции не используют в обычной форме нейтронного активационного анализа. В других случаях, однако, продуктом ( п, у) - реакции может быть радиоактивный изотоп данного элемента или ядерный изомер ( с достаточно большим периодом полураспада) стабильного изотопа этого элемента. Последующий радиоактивный распад образовавшегося радиоизотопа можно измерить с большой чувствительностью, поэтому такие ядра с индуцированной радиоактивностью используют в нейтронном активационном анализе. [24]

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. [25]

Химическое резделение ядерных изомеров обусловлено, повиди-мому, диссоциацией молекул в результате сильного возбуждения их электронных уровней, связанного с потерей электрона конверсии. В химических реакциях, протекающих после изомерных переходов, участвуют преимущественно возбужденные атомы и ионы, образующиеся как из молекулы, содержащей атом: ядерного изомера, так и из соседних молекул. Если реакция происходит в конденсированной фазе, возбужденный изомер и осколки молекул остаются на близком расстоянии друг от друга, тогда как в случае газовой фазы эффект ячейки отсутствует, и поэтому степень протекания реакций замещения в газовой фазе, меньше. [26]

Для таких метастабильных ( стр, 666) состояний ядра оно может доходить до нескольких часов. Разновидности одного и того же изотопа, обнаруживающие наряду с периодом полураспада, соответствующим обычному гамма-переходу, также период, отвечающий гамма-переходу из метастабильного возбужденного состояния, называются ядерными изомерами. Как правило, ядерные изомеры данного изотопа имеют различные значения спина. [27]

Отсюда следует, что чем меньше период полураспада, тем больше максимальная энергия р-частиц. Если радиоактивный изотоп излучает электроны малой энергии ( - 100 - 200 кэв) и имеет при этом небольшой период полураспада, то это может служить важным доводом в пользу существования ядерного изомера. [28]

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. [29]

При низких температурах имеет тетрагональную, а при высоких - о. Известны изотопы протактиния с массовыми числами 224 - 237 и ядерный изомер 234 фа Наиболее устойчив изотоп 231Ра, имеющий период полураспада 3 248 - 10 лет. [30]

Страницы: 1 2 3