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なぜ原子核は減衰するのですか?

原子核は本質的に不安定であるため崩壊します。関係する理由とプロセスの内訳は次のとおりです。

1。 強い核力と不安定性

* 強力な力: これは自然界で最も強力な力であり、核に陽子と中性子を一緒に保持します。ただし、非常に短い範囲があります。

* 静電反発: ポジティブに帯電している陽子は、お互いを撃退します。この力は、核の陽子の数が増加するにつれて重要になります。

* バランス: 小さな核(水素やヘリウムの核と同様)の場合、強力な力は静電反発を容易に克服します。しかし、核が大きくなると、反発が支配し始めます。

* 不安定性: この不均衡は、より大きな核の不安定性につながります。 彼らは、より安定した構成を実現するために崩壊する傾向があります。

2。 減衰の種類

さまざまな種類の放射性崩壊があり、それぞれが核内の特定の不安定性によって駆動されます。

* アルファ減衰: 核がアルファ粒子(2つの陽子と2つの中性子)を放出するときに発生します。これにより、原子数は2、質量数を4削減します。より重い元素では一般的です。

* ベータ崩壊: 中性子がプロトン(ベータから減衰)に変換されるか、プロトンが中性子(ベータと減衰)に変換されるときに発生します。これにより、原子数は変わりませんが、質量数は変わりません。

* ガンマ崩壊: 核が励起状態にあるときに発生します。原子数や質量数を変更せずに、ガンマ線光子の形でエネルギーを放出します。

3。 「魔法の数字」と安定性

* マジック番号: いくつかの特定の数の陽子または中性子(2、8、20、28、50、82、および126)は、特に安定した核と関連しています。これらの数値は、原子の電子殻と同様に、核モデルの完全な「シェル」を表しています。

* 同位体と安定性: 元素の同位体には同じ数のプロトンがありますが、中性子の数は異なります。一部の同位体は安定していますが、他の同位体は放射性で崩壊します。

4。 半減期

* 減衰率: 各放射性同位体は、半減期で測定された特定の速度で減衰します。半減期は、サンプルの核の半分が減衰する時間です。

* 予測可能性: 特定の核がいつ減衰するかを予測することはできませんが、その半減期に基づいて大きなサンプルの全体的な減衰挙動を予測できます。

要約:

原子核は、それらをまとめる強力な力が、特により大きな核では、陽子間の静電反発を克服するのに十分な強さではないため、崩壊します。この不安定性は、それぞれが独自の特徴的な半減期を備えた、より安定した構成を実現しようとするさまざまな減衰プロセスにつながります。

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