核異性体

核異性体について

核異性体（かくいせいたい）とは、特定の時間にわたり励起された状態を持つ原子核のことです。この励起は、原子核内の陽子や中性子間に働く強い力、すなわち核力により生じます。原子の電子が受ける電磁気的な励起とは異なり、核異性体は主に原子核の内部のエネルギー状態の現象に関わります。

核異性体の持続時間は通常、10マイクロ秒（10−6秒）から最長で数秒の範囲にあります。それ以上の時間、状態を保持することもありますが、それは稀なケースです。このような核異性体は「準安定核」とも呼ばれています。

核の状態と安定性

原子核では、陽子と中性子が非常に強い力で結びついており、そのエネルギーが最も低い状態を「基底状態」と呼びます。ここから、核衝突や他の外部の影響でエネルギーを受けると、核は励起状態になります。ほとんどの原子核においては、この高いエネルギー状態は非常に不安定であり、数兆分の一秒程度でガンマ線を放出し、元の基底状態に戻ることが一般的です。

ただし、いくつかの核異性体は10−6秒以上、励起状態を保つことができるため、これを特別な状況「準安定状態」と認識します。この持続的な状態が可能なのは、励起状態の核子のスピンと低エネルギー状態のスピンとの間に大きな差があるため、ガンマ崩壊が発生しにくくなると考えられています。

具体的な例と寿命

核異性体には、さまざまな半減期を持つ場合があります。たとえば、半減期が62秒でベータ崩壊を起こす42mSc（スカンジウム）や、45秒でアルファ崩壊を起こす212mPo（ポロニウム）などがあります。また、長い半減期を持つ入れ物もあり、秒単位から時間単位で戻るものもあれば、さらには年単位のものも存在します。

特に注目すべき事例として180m1Taが挙げられます。この核異性体は、基底状態よりもはるかに安定しており、なんと1200兆年という寿命を誇ります。これは宇宙の年齢をはるかに超える長さです。励起された核異性体がガンマ線を放出して基底状態に戻る過程を「核異性体転移（Isomeric transition）」と呼びます。

表記方法

同位体を区別する際、準安定同位体には「m」という記号が付けられます。複数の準安定同位体が存在する場合は、m1, m2のように表記されます。また、コバルトの58番の同位体の場合、Co-58mまたは58mCoと表記されます。複数の準安定状態がある場合には、励起エネルギーの少ないものから順に番号を付けられます（例：177m1Hf、177m2Hf、177m3Hf など）。

以上のように、核異性体は原子核の興味深い特性を持ち、その理解は原子物理学において重要なテーマの一つです。

もう一度検索