تعريف وأمثلة الايزومر النووي

الايزومرات النووية ذرات متشابهة عدد الكتلة و العدد الذري، ولكن مع حالات مختلفة من الإثارة في النواة الذرية. الأعلى أو أكثر حالة حماس تسمى الحالة المستقرة ، في حين تسمى الحالة المستقرة وغير المستثارة الحالة الأرضية.

يدرك معظم الناس إلكترونات يمكن أن تغير مستويات الطاقة ويمكن العثور عليها في حالات متحمس. تحدث عملية مشابهة في النواة الذرية عندما البروتونات أو النيوترونات (النيوكليونات) تصبح متحمسة. يشغل النواة المثارة مدارًا نوويًا عالي الطاقة. في معظم الأحيان ، تعود النيوكليونات المثارة على الفور إلى الحالة الأرضية ، ولكن إذا كانت الحالة المثارة نصف عمر أطول من 100 إلى 1000 مرة من الحالات المثارة العادية ، تعتبر حالة غير مستقرة. وبعبارة أخرى ، فإن نصف عمر الدولة المتحمسة عادة ما يكون على رتبة 10^-12 ثواني ، في حين أن حالة شبه مستقرة لها عمر نصف يبلغ 10^-9 ثواني أو أكثر. تحدد بعض المصادر حالة عدم الاستقرار على أنها نصف عمر أكبر من 5 × 10^-9 ثواني لتجنب الخلط مع نصف عمر انبعاث جاما. بينما تتحلل معظم الدول غير المستقرة بسرعة ، بعضها يستمر لدقائق أو ساعات أو سنوات أو أكثر.

ال السبب شكل الدول المستقرة هو بسبب الحاجة إلى تغيير أكبر في الدوران النووي من أجل عودتهم إلى حالة الأرض. التغيير الكبير في الدوران يجعل التحولات "التحولات المحظورة" ويؤخرها. يتأثر نصف عمر الاضمحلال أيضًا بمقدار طاقة الاضمحلال المتاحة.

تعود معظم الايزومرات النووية إلى الحالة الأرضية عن طريق اضمحلال جاما. في بعض الأحيان يدعى تسوس جاما من حالة غير مستقرة الانتقال isomeric، لكنها في الأساس تشبه اضمحلال جاما الطبيعي قصير العمر. في المقابل ، تعود معظم الحالات الذرية (الإلكترونات) إلى حالة الأرض عبر fتألق.

طريقة أخرى يمكن أن تتحلل فيها الايزومرات المنتشرة عن طريق التحويل الداخلي. في التحويل الداخلي ، تسرع الطاقة المنبعثة من الاضمحلال الإلكترون الداخلي ، مما يجعله يخرج من الذرة بطاقة وسرعة كبيرتين. توجد أنماط اضمحلال أخرى للإيزومرات النووية غير المستقرة للغاية.

يشار إلى حالة الأرض باستخدام الرمز g (عند استخدام أي تدوين). يشار إلى الحالات المتحمسة باستخدام الرموز m ، n ، o ، إلخ. يشار إلى حالة النقائل الأولى بالحرف m. إذا كان لنظير معين حالات متعددة قابلة للتبديل ، يتم تعيين الأيزومرات m1 ، m2 ، m3 ، إلخ. يتم سرد التعيين بعد الرقم الكتلي (على سبيل المثال ، الكوبالت 58 م أو ^{58 م}₂₇Co، hafnium-178m2 or ^{178 م 2}₇₂Hf).

يمكن إضافة الرمز sf للإشارة إلى أيزومرات قادرة على الانشطار العفوي. يتم استخدام هذا الرمز في مخطط Karlsruhe Nuclide.

اكتشف أوتو هان أول ايزومر نووي في عام 1921. كان هذا Pa-234m ، والذي يتحلل في Pa-234.

أطول دولة شبه مستقر هي حالة ^{180 م}₇₃ تا. لم ينظر إلى حالة التنتالوم المنتشرة هذه على أنها تتحلل ويبدو أنها تدوم على الأقل 10¹⁵ سنوات (أطول من عمر الكون). لأن الدولة غير المستقرة طويلة الأمد ، فإن الأيزومر النووي مستقر بشكل أساسي. تم العثور على التانتالوم 180 م في الطبيعة بوفرة حوالي 1 لكل 8300 ذرة. يُعتقد أن الأيزومر النووي قد صنع في المستعرات الأعظمية.

تحدث الايزومرات النووية المنتشرة عن طريق التفاعلات النووية ويمكن انتاجها باستخدام الاندماج النووي. تحدث بشكل طبيعي ومصطنع.

نوع محدد من أيزومر نووي هو أيزومر الانشطار أو أيزومر الشكل. يشار إلى أيزومرات الانشطار إما باستخدام بوستسكريبت أو مرتفع "f" بدلاً من "m" (على سبيل المثال ، plutonium-240f أو ^{240 و}₉₄بو). يشير مصطلح "أيزومر الشكل" إلى شكل النواة الذرية. في حين أن النواة الذرية تميل إلى أن يتم تصويرها على شكل كرة ، فإن بعض النوى ، مثل تلك الموجودة في معظم الأكتينيدات ، هي كرات متطاولة (على شكل كرة القدم). بسبب التأثيرات الميكانيكية الكمومية ، يتم إعاقة إزالة الإثارة للحالات المتحمسة إلى الحالة الأرضية ، لذا فإن الإثارة تميل الدول إلى الخضوع للانشطار العفوي وإلا فإنها تعود إلى الحالة الأرضية بعمر نصف من النانو ثانية أو ميكروثانية. قد تكون البروتونات والنيوترونات لشكل أيزومر أبعد من التوزيع الكروي من النيوكليونات في الحالة الأرضية.

يمكن استخدام الأيزومرات النووية كمصادر جاما للإجراءات الطبية ، والبطاريات النووية ، للبحث فيها أشعة جاما انبعاث محفز ، وأشعة أشعة جاما.