2015-05-18
887
Время жизни ядер в возбужденных состояниях колеблется в пределах 10‑14 ÷ 10-7 с. В редких случаях сочетания низкой энергии с высокой степенью запрета перехода могут наблюдаться возбужденные состояния со временами жизни макроскопического порядка, измеряемые секундами, часами, а иногда и годами. Такие состояния называют метастабильньми, а соответствующие уровни энергии – изомерными уровнями. Ядро нуклида в метастабильном состоянии и это же ядро в основном энергетическом состоянии образуют изомерную пару, ядра которой называются изомерами. Часто изомером называют возбужденное метастабильное ядро из изомерной пары. Ядерные изомеры наблюдаются как среди стабильных, так и преимущественно среди β-активных нуклидов. У стабильного нуклида один из изомеров стабилен, а второй распадается с испусканием γ-кванта. Но у β- активного нуклида изомерный уровень не обязательно обращается в основное состояние с испусканием γ-кванта, а может претерпевать β-распад со своим типом и периодом полураспада, отличными от характеристик распада основного состояния. Различие во временах жизни ядер изомерной пары может изменяться в широких пределах от долей секунды до многих лет.
|
|
|
На рисунке 2 показан смешанный распад метастабильного уровня ядра 85Kr. Из-за большой разности спинов изомеров только в 19 % происходит γ-переход и образование изомера с низшей энергией, а в 81 % β--распад с образованием ядра 85Kr в возбужденном состоянии. Обращает внимание большое различие в периодах полураспада из основного и возбужденного состояний.
| |
| Рисунок 2. Смешанный распад метастабильного уровня ядра 85Kr |
Как правило, изомерное состояние относится к первому возбужденному уровню ядра. Обычно изомерные ядра – ядра с числами нуклонов от 30 до 49, от 69 до 81 и от 111до 125 (только для нейтронов), т.е. при числах протонов и нейтронов, предшествующих магическим числам 50, 82, 126. Такое распределение изомеров находится в хорошем согласии с моделью оболочек. В этих областях значений N или Z оболочечные уровни, близкие друг к другу по энергии, сильно различаются значениями спинов, так как принадлежат состояниям с разными значениями главных квантовых чисел (см. модель ядерных оболочек). Например, ядро 
у которого не хватает одного протона до Z = 50 (т.е. для замыкания соответствующей оболочки), имеет в основном состоянии характеристику 9/2+, а первый возбужденный уровень имеет энергию 336 кэВ с характеристикой 
. Переход между этими уровнями может происходить, согласно правилам отбора по спину и четности, лишь при испускании g-кванта М4 и запрещен настолько, что среднее время жизни возбужденного уровня оказывается равным 14,4 часа.
