* 強い核力: 陽子と中性子は、強力な核力によって核にまとめられています。この力は非常に強いですが、非常に短距離です。
* 静電反発: ポジティブに帯電している陽子は、静電力のために互いに反発します。この力は強い核力よりも弱いが、より長い範囲を持っている。
* バランス: 核が安定しているためには、強い核力が陽子間の静電反発を克服するのに十分な強さでなければなりません。 これが、中性子に対する陽子の比率が重要である理由です。
* 中性子対プロトン比: 核内の陽子の数が増加すると、静電反発も増加します。 安定性を維持するには、反発に対抗するために、さらに強力な核力を提供するためにより多くの中性子が必要です。これが、最適な中性子対プロトン比が原子数の増加とともに変化する理由です。
これがアイソトープが不安定になる理由です:
* 中性子が多すぎる: 中性子が多すぎる同位体は、最適よりも中性子とプロトンの比率が低い。これは、核を一緒に保持するのに十分な強力な核力がなく、不安定になることを意味します。
* 中性子が少なすぎる: 中性子が少なすぎる同位体は、最適よりも中性子とプロトンの比率が高い。 静電反発が支配し、核を不安定にします。
* プロトンが多すぎる: 最適な中性子対プロトン比があっても、多くの陽子を持つ非常に大きな核は、静電反発が強い核力が克服するには強すぎるという理由だけで不安定になる可能性があります。
どのように不安定な同位体が崩壊するか:
不安定な同位体は放射性崩壊を受けてより安定します。粒子(アルファ、ベータ版、ガンマ線など)を放出したり、内部構造を再配置して、より好ましい中性子対プロトン比を達成することができます。
要するに、同位体は、その核が反発力を克服するのに十分な強力な引力を維持するために陽子と中性子の適切なバランスを持っていない場合に不安定です。