Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Đồng phân hạt nhân”
←Trang mới: “'''Đồng phân hạt nhân''' (tiếng Anh: isomer, gốc từ tiếng Hy Lạp: ἴσος ''ísos'', bằng; và μέρος ''méros'', phần) là m…” |
nKhông có tóm lược sửa đổi |
||
Dòng 1: | Dòng 1: | ||
'''Đồng phân hạt nhân''' ([[tiếng Anh]]: isomer, gốc từ [[tiếng Hy Lạp]]: ἴσος ''ísos'', bằng; và μέρος ''méros'', phần) là một trạng thái siêu bền của hạt nhân nguyên tử gây ra bởi sự kích thích của một hoặc nhiều [[nucleon]] của nó ([[proton]] và [[neutron]]). "Siêu bền" đề cập đến thực tế là những trạng thái kích thích có "thời gian bán hủy" (half life) lớn hơn 100-1000 lần so với [[chu kỳ bán rã]] của trạng thái hạt nhân kích thích bị phân rã với thời gian bán hủy "nhắc" ("prompt" half life, thường vào cỡ 10<sup>-12</sup> giây). Kết quả là thuật ngữ "siêu bền" thường bị hạn chế để chỉ đồng phân với chu kỳ bán rã cỡ 10<sup>-9</sup> sec hoặc lâu hơn. Một số nguồn văn liệu đề nghị là mức 5 × 10<sup>-9</sup> sec để phân biệt thời gian bán hủy siêu bền với nửa thời gian sống "nhắc" khi [[tia gamma|bức xạ gamma]] bình thường <ref>[http://epubs.surrey.ac.uk/137/1/fulltext.pdf Nuclear isomers]</ref>. |
'''Đồng phân hạt nhân''' ([[tiếng Anh]]: isomer, gốc từ [[tiếng Hy Lạp]]: ἴσος ''ísos'', bằng; và μέρος ''méros'', phần) là một trạng thái siêu bền của hạt nhân nguyên tử gây ra bởi sự kích thích của một hoặc nhiều [[nucleon]] của nó ([[proton]] và [[neutron]]). "Siêu bền" đề cập đến thực tế là những trạng thái kích thích có "thời gian bán hủy" (half life) lớn hơn 100-1000 lần so với [[chu kỳ bán rã]] của trạng thái hạt nhân kích thích bị phân rã với thời gian bán hủy "nhắc" ("prompt" half life, thường vào cỡ 10<sup>-12</sup> giây). Kết quả là thuật ngữ "siêu bền" thường bị hạn chế để chỉ đồng phân với chu kỳ bán rã cỡ 10<sup>-9</sup> sec hoặc lâu hơn. Một số nguồn văn liệu đề nghị là mức 5 × 10<sup>-9</sup> sec để phân biệt thời gian bán hủy siêu bền với nửa thời gian sống "nhắc" khi [[tia gamma|bức xạ gamma]] bình thường <ref>[http://epubs.surrey.ac.uk/137/1/fulltext.pdf Nuclear isomers]</ref>. |
||
Thời gian bán hủy cũng có thể dài hơn, vào cỡ phút, giờ, năm, hoặc trong trường hợp hiếm là |
Thời gian bán hủy cũng có thể dài hơn, vào cỡ phút, giờ, năm, hoặc trong trường hợp hiếm là của {{Nuclide2|Ta|180|m}} đến mức không bao giờ quan sát được phân rã (ít nhất là 10<sup>15</sup> năm). Đôi khi, sự [[tia gamma|phân rã gamma]] từ một trạng thái siêu bền được gọi bằng tên đặc biệt là quá trình chuyển đổi đồng phân, nhưng giữ nguyên bản chất sống lâu dài của đồng phân hạt nhân mẹ siêu bền. Quá trình này giống như [[tia gamma|phân rã gamma]] sống ngắn ngủi trong tất cả các khía cạnh bên ngoài. |
||
Sụ tồn tại dài hơn |
Sụ tồn tại dài hơn của đồng phân hạt nhân (trạng thái siêu bền) ở mức độ lớn thường phụ thuộc sự thay đổi [[spin]] hạt nhân, mà việc phát [[tia gamma]] phải tuân theo để đạt đến trạng thái cơ bản. Thay đổi spin cao gây ra những phân rã này thuộc cái gọi là chuyển dời bị cấm (so-called forbidden transition), và do đó bị trì hoãn. Các nguyên do khác cho sự trễ trong phát xạ, chẳng hạn như năng lượng phân rã có sẵn là thấp hoặc cao, cũng như tác dụng của nửa thời gian sống. |
||
Đồng phân hạt nhân đầu tiên và hệ thống phân rã con là '''[[urani]] X<sub>2</sub>/urani Z''', nay được gọi là |
Đồng phân hạt nhân đầu tiên và hệ thống phân rã con là '''[[urani]] X<sub>2</sub>/urani Z''', nay được gọi là |
||
<math> ^{234m}_{91} \hbox{Pa} / ^{234}_{91} \hbox{Pa} </math>, được [[Otto Hahn]] phát hiện vào năm 1921 <ref>{{cite journal | title = Über ein neues radioaktives Zerfallsprodukt im Uran | author = Hahn, Otto | journal = [[Die Naturwissenschaften]] | volume = 9 | issue = 5 | page = 84 | year = 1921 | doi = 10.1007/BF01491321|bibcode = 1921NW......9...84H }}</ref>. |
<math> ^{234m}_{91} \hbox{Pa} / ^{234}_{91} \hbox{Pa} </math>, được [[Otto Hahn]] phát hiện vào năm 1921 <ref>{{cite journal | title = Über ein neues radioaktives Zerfallsprodukt im Uran | author = Hahn, Otto | journal = [[Die Naturwissenschaften]] | volume = 9 | issue = 5 | page = 84 | year = 1921 | doi = 10.1007/BF01491321|bibcode = 1921NW......9...84H }}</ref>. |
||
== Hạt nhân == |
|||
Hạt nhân không ở trạng thái kích thích tồn tại ở trạng thái năng lượng thấp nhất, được gọi là [[trạng thái cơ bản]] (ground state). Trong khi đó hạt nhân của một đồng phân hạt nhân tương ứng ở một trạng thái năng lượng cao hơn. Trong một trạng thái kích thích, một hoặc nhiều proton và/hoặc neutron trong hạt nhân chiếm một quỹ đạo hạt nhân năng lượng cao hơn nhiều so với một quỹ đạo hạt nhân năng lượng thấp hơn có sẵn. Những trạng thái này tương tự như trạng thái kích thích của các [[electron]] trong [[nguyên tử]]. |
|||
Khi trạng thái nguyên tử kích thích phân rã, năng lượng được phát ra bởi huỳnh quang, quá trình chuyển dời điện tử phát xạ ánh sáng ở gần dải nhìn thấy. Trong quá trình hạt nhân thì năng lượng liên kết cao hơn nhiều, sự phân rã các trạng thái kích thích hạt nhân phát xạ năng lượng cao hơn, ở dải [[tia gamma]] hoặc [[tia X]]. Ví dụ, một đồng phân hạt nhân thường sử dụng trong ứng dụng y tế khác nhau là {{Nuclide2|Tc|99|m}}, phân rã với [[chu kỳ bán rã]] khoảng 6 giờ, phát ra [[photon]] năng lượng 140 k[[Electronvolt|eV]], gần với năng lượng của X-quang trong y tế chẩn đoán. |
|||
Đồng phân hạt nhân có [[chu kỳ bán rã]] dài thì thực tế là phân rã gamma của chúng là "cấm", do cần đến một sự thay đổi lớn trong [[spin]] hạt nhân để phát ra một lượng tử gamma. Ví dụ, {{Nuclide2|Ta|180|m}} có spin -9, phân rã gamma đến {{Nuclide2|Ta|180}} với spin của +1. Tương tự, {{Nuclide2|Tc|99|m}} có spin -1/2 và phải phân rã gamma đến {{Nuclide2|Tc|99}} có spin +9/2. |
|||
== Đồng phân siêu bền == |
== Đồng phân siêu bền == |
Phiên bản lúc 16:47, ngày 13 tháng 6 năm 2016
Đồng phân hạt nhân (tiếng Anh: isomer, gốc từ tiếng Hy Lạp: ἴσος ísos, bằng; và μέρος méros, phần) là một trạng thái siêu bền của hạt nhân nguyên tử gây ra bởi sự kích thích của một hoặc nhiều nucleon của nó (proton và neutron). "Siêu bền" đề cập đến thực tế là những trạng thái kích thích có "thời gian bán hủy" (half life) lớn hơn 100-1000 lần so với chu kỳ bán rã của trạng thái hạt nhân kích thích bị phân rã với thời gian bán hủy "nhắc" ("prompt" half life, thường vào cỡ 10-12 giây). Kết quả là thuật ngữ "siêu bền" thường bị hạn chế để chỉ đồng phân với chu kỳ bán rã cỡ 10-9 sec hoặc lâu hơn. Một số nguồn văn liệu đề nghị là mức 5 × 10-9 sec để phân biệt thời gian bán hủy siêu bền với nửa thời gian sống "nhắc" khi bức xạ gamma bình thường [1].
Thời gian bán hủy cũng có thể dài hơn, vào cỡ phút, giờ, năm, hoặc trong trường hợp hiếm là của 180m
73Ta
đến mức không bao giờ quan sát được phân rã (ít nhất là 1015 năm). Đôi khi, sự phân rã gamma từ một trạng thái siêu bền được gọi bằng tên đặc biệt là quá trình chuyển đổi đồng phân, nhưng giữ nguyên bản chất sống lâu dài của đồng phân hạt nhân mẹ siêu bền. Quá trình này giống như phân rã gamma sống ngắn ngủi trong tất cả các khía cạnh bên ngoài.
Sụ tồn tại dài hơn của đồng phân hạt nhân (trạng thái siêu bền) ở mức độ lớn thường phụ thuộc sự thay đổi spin hạt nhân, mà việc phát tia gamma phải tuân theo để đạt đến trạng thái cơ bản. Thay đổi spin cao gây ra những phân rã này thuộc cái gọi là chuyển dời bị cấm (so-called forbidden transition), và do đó bị trì hoãn. Các nguyên do khác cho sự trễ trong phát xạ, chẳng hạn như năng lượng phân rã có sẵn là thấp hoặc cao, cũng như tác dụng của nửa thời gian sống.
Đồng phân hạt nhân đầu tiên và hệ thống phân rã con là urani X2/urani Z, nay được gọi là , được Otto Hahn phát hiện vào năm 1921 [2].
Hạt nhân
Hạt nhân không ở trạng thái kích thích tồn tại ở trạng thái năng lượng thấp nhất, được gọi là trạng thái cơ bản (ground state). Trong khi đó hạt nhân của một đồng phân hạt nhân tương ứng ở một trạng thái năng lượng cao hơn. Trong một trạng thái kích thích, một hoặc nhiều proton và/hoặc neutron trong hạt nhân chiếm một quỹ đạo hạt nhân năng lượng cao hơn nhiều so với một quỹ đạo hạt nhân năng lượng thấp hơn có sẵn. Những trạng thái này tương tự như trạng thái kích thích của các electron trong nguyên tử.
Khi trạng thái nguyên tử kích thích phân rã, năng lượng được phát ra bởi huỳnh quang, quá trình chuyển dời điện tử phát xạ ánh sáng ở gần dải nhìn thấy. Trong quá trình hạt nhân thì năng lượng liên kết cao hơn nhiều, sự phân rã các trạng thái kích thích hạt nhân phát xạ năng lượng cao hơn, ở dải tia gamma hoặc tia X. Ví dụ, một đồng phân hạt nhân thường sử dụng trong ứng dụng y tế khác nhau là 99m
43Tc
, phân rã với chu kỳ bán rã khoảng 6 giờ, phát ra photon năng lượng 140 keV, gần với năng lượng của X-quang trong y tế chẩn đoán.
Đồng phân hạt nhân có chu kỳ bán rã dài thì thực tế là phân rã gamma của chúng là "cấm", do cần đến một sự thay đổi lớn trong spin hạt nhân để phát ra một lượng tử gamma. Ví dụ, 180m
73Ta
có spin -9, phân rã gamma đến 180
73Ta
với spin của +1. Tương tự, 99m
43Tc
có spin -1/2 và phải phân rã gamma đến 99
43Tc
có spin +9/2.
Đồng phân siêu bền
Đồng phân gần bền
Chỉ dẫn
Tham khảo
- ^ Nuclear isomers
- ^ Hahn, Otto (1921). “Über ein neues radioaktives Zerfallsprodukt im Uran”. Die Naturwissenschaften. 9 (5): 84. Bibcode:1921NW......9...84H. doi:10.1007/BF01491321.
Xem thêm
Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Đồng phân hạt nhân. |
Liên kết ngoài
- Research group which presented initial claims of hafnium nuclear isomer de-excitation control. – The Center for Quantum Electronics, The University of Texas at Dallas.
- JASON Defense Advisory Group report on high energy nuclear materials mentioned in the Washington Post story above
- Bertram Schwarzschild (tháng 5 năm 2004). “Conflicting Results on a Long-Lived Nuclear Isomer of Hafnium Have Wider Implications”. Physics Today. 57: 21–24. Bibcode:2004PhT....57e..21S. doi:10.1063/1.1768663. login required?
- Confidence for Hafnium Isomer Triggering in 2006. – The Center for Quantum Electronics, The University of Texas at Dallas.
- Reprints of articles about nuclear isomers in peer reviewed journals. – The Center for Quantum Electronics, The University of Texas at Dallas.