陽子放出

陽子放出について

陽子放出（Proton emission）は、原子核から陽子が放出される放射性崩壊の一つであり、核物理学において重要な現象です。この現象は、核の高位励起状態からベータ崩壊の次に発生することがあります。特に、これに関連する崩壊過程は「ベータ崩壊陽子放出」として知られています。また、陽子を多く含む原子の基底状態や低位状態異性体からも陽子放出は発生し、この場合の崩壊形式はアルファ崩壊に似ています。

陽子が原子核から放出されるためには、陽子分離エネルギーがゼロ以上でなければなりません。この条件を満たすことにより、陽子は核を離れ、核の外へ移動します。興味深いことに、陽子放出は自然に構築された異性体では少なく、多くは特定の加速器を用いて核反応によって引き起こされます。

この現象の最初の観測は1969年に行われ、コバルト53の異性体で報告されました。しかし、その後、具体的に陽子放出の状態としてルテチウム151とツリウム147が西ドイツのGSIでの実験で確認されるまで、他の陽子放出の状態の発見は1981年まで待つ必要がありました。それ以降、この分野の研究は徐々に進展し、陽子放射を示す25以上の異性体が見つかっています。

陽子放出の研究は、核の応力変形や質量、構造を理解する手助けとなり、量子トンネル効果の具体例として注目されています。2002年にはGSIとGANILでの実験によって、鉄45同位体から二つの陽子が同時に放出されることが確認されました。また、2005年の同様の実験では亜鉛54が二重陽子崩壊を経ることも明らかになりました。

陽子崩壊は数式で表すことができ、以下のように記述されます。ここではルテチウム151が陽子を放出してイッテルビウム150に崩壊する過程を示しています。

$$
_{71}^{151} ext{Lu} o ext{ }_{70}^{150} ext{Yb} + ext{ }_{1}^{1}p
$$

さらに、ユウロピウム131がサマリウム130に崩壊する場合も以下のように表されます。

$$
_{63}^{131} ext{Eu} o ext{ }_{62}^{130} ext{Sm} + ext{ }_{1}^{1}p
$$

現在確認されている陽子放出の核種の中で最も軽いのはリチウム4であり、リチウム3は陽子放出が予測されている中で最も軽い核種として存在します。これらの研究は、核物理学の深い理解を得るうえで極めて重要な側面を提供しています。

関連項目

• - 中性子放出
• - ヘリウム2

外部リンク

• - 核構造と崩壊データ - IAEA (Proton Separation Energyについてのクエリ)

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