Menu

Az atommagok stabilitása – a kötési energia és a radioaktív bomlás

atommagok stabilitása 
Az atommagot alkotó protonok és neutronok energiáinak összege sokkal nagyobb, mint a belőlük felépülő atommag energiája, azaz nagy az alkotóelemeket összefogó úgynevezett kötési energia, mely az atommagok stabilitását jelenti.

 

Az egy nukleonra – proton és neutron – eső kötési energia az 55-65 tömegszámmal rendelkező atommagok esetében a legnagyobb. A nehéz atommagokban a túl sok proton elektrosztatikus taszító hatása csökkenti a stabilitást. A könnyű atommagokban nagy a mag felületén levő nukleonok száma a belsőkéhez viszonyítva, így a felületi nukleonok kevesebb másik nukleonhoz kötődnek, mint a belsők – csökken a stabilitás.

A természetben előforduló atomok többnyire stabilak. A stabil izotópokban a protonok és neutronok aránya nem tetszőleges. A könnyű atommagokban – kivéve a hidrogént, melynek magja nem tartalmaz neutront – általában 1:1 a proton-neutron aránya, a nehéz atommagok felé haladva a periódusos rendszerben az arány nagyjából 1:1,6-ra változik. A természetben csak azok az elemek maradnak meg nagy mennyiségben, amelyeknek az atommagjai stabilak. Ha az atommag stabilitása kicsi, az atommag átalakulhat, ennek során stabilabb állapotba kerül és eközben sugárzást bocsát ki. Ez a radioaktív bomlás.

 

Alfa-bomlás: Instabil nehéz atommagok stabil állapotba juthatnak egy héliummag kibocsátásával. Mivel a hélium atommagja 2 protonból és 2 neutronból áll, az alfa bomlás után visszamaradó atommag rendszáma kettővel, tömegszáma néggyel csökken.

Béta-bomlás: Béta bomláskor az atommag egyik neutronja protonná alakul. A folyamat során egy elektron kibocsátása zajlik le. A folyamat során a protonok száma eggyel nő, a nukleonok össz-száma változatlan.

Gamma-kibocsátás: Számos esetben a gamma-részecske kibocsátása az atommagot gerjesztett állapotban hagyja. Az atommag az alapállapotba visszatértekor energiatöbbletét elektromágneses sugárzás, azaz nagy energiájú fotonok kibocsátásával adja le. A gamma-kibocsátás általában közvetlenül az alfa- vagy béta-részecskék kibocsátását követően zajlik le.

Neutron-kibocsátás: Néhány izotóp a bomlása során neutronokat is kibocsát. Legismertebb példája a 87Br (bróm) béta-bomlása, amelyet követően neutron-kibocsátás is megjelenik. Néhány nehéz atommag spontán-hasadással bomlik, ilyen esetben az atommag két, közel egyenlő részre hasad szét. Hasadáskor nagy energiájú gamma-fotonok és jelentős mozgási energiájú neutronok repülnek ki – a spontán hasadó atommagok közül jelentős a 235U izotóp.

A természetben előforduló instabil atommagok spontán, külső beavatkozás nélkül alakulnak át. Könnyű atommagok esetében valamely részecskével való besugárzás indítja be az atommag átalakulását. Az atomreaktorokban neutronok befogásával indukált atommag-hasadás zajlik le.

 

Illusztráció: MTA Izotópkutató Intézet


Hozzászólások

ugrás az oldal tetejére