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γ線の放出と原子核のエネルギー準位

α壊変やβ壊変で親核が娘核に変化する時、
娘核が基底状態にあるとは限らず、
励起状態にあることが多い。

原子核の励起状態は、原子の励起状態と同じで、離散的なエネルギーを持つ。
基底状態からエネルギーの順に励起状態を示したものをエネルギー準位という。

エネルギーの高い準位はγ線を放出してエネルギーの低い準位になる。
エネルギー準位iからjに転移する時、γ線のエネルギーEγ
準位iのエネルギーEi、準位jのエネルギーEjから

Eγ = Ei - Ej

で与えられる。

α壊変やβ壊変などで励起状態が作られると
その励起状態はγ線を放出してエネルギーの低い状態へ転移する。

この時、励起状態はある半減期でγ転移を起こす。
通常、この半減期は非常に短いので瞬間的に放出されると考えて構わない。

しかし、励起状態の性質によっては
この半減期が測定可能なほどに長い場合がある。
このような状態を核異性体という。
このような核異性体からのγ転移を核異性体転移という。

励起状態からエネルギーの低い状態へ転移する時、
γ線を放出する変わりに軌道電子を放出する場合がある。
この転移を内部転移といい、この時放出される電子を内部転換電子という。

内部転換電子の持つエネルギーは、
電子軌道の結合エネルギーだけ電子の質量が軽くなっているので
K軌道の電子が放出される場合の電子の持つエネルギーElは、
K軌道の電子の結合エネルギーをEbとすると

El = Ei - Ej - Eb = Eγ - Eb

で与えられる。

励起状態が転移するとき
γ線が放出される割合と
内部転換電子が放出される割合は
励起状態の性質により決まる。

内部転換の割合は
質量数の大きい原子核ほど大きく、
内側の軌道電子が外側の軌道電子より放出されやすい。

γ線放出に対する内部転換電子の放出される割合を
内部転換係数という。
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日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
はたして2012は・・・

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