Elektron yakalama - Electron capture
Elektron yakalama ( K-elektron yakalama , ayrıca K-yakalama veya L-elektron yakalama , L-yakalama ), elektriksel olarak nötr bir atomun proton bakımından zengin çekirdeğinin , genellikle K veya L'den bir iç atom elektronunu emdiği bir işlemdir. elektron kabukları . Bu süreç böylece bir nükleer protonu bir nötrona dönüştürür ve aynı anda bir elektron nötrinosu emisyonuna neden olur .
Yayılan bu tek nötrino tüm bozunma enerjisini taşıdığından , bu tek karakteristik enerjiye sahiptir. Benzer şekilde, nötrino emisyonunun momentumu, yavru atomun tek bir karakteristik momentum ile geri tepmesine neden olur.
Ortaya çıkan yavru nüklid , eğer uyarılmış durumdaysa , temel durumuna geçer . Genellikle, bu geçiş sırasında bir gama ışını yayılır, ancak nükleer uyarımın giderilmesi de iç dönüşüm yoluyla gerçekleşebilir .
Atomdan bir iç elektronun yakalanmasının ardından, bir dış elektron yakalanan elektronun yerini alır ve bu süreçte bir veya daha fazla karakteristik X-ışını fotonu yayınlanır. Elektron yakalama bazen , daha düşük enerjili bir elektron durumu arama sürecinde atomun elektronları arasındaki etkileşimler nedeniyle bir elektronun atomun elektron kabuğundan çıkarıldığı Auger etkisi ile de sonuçlanır .
Elektron yakalanmasının ardından atom numarası bir azalır, nötron sayısı bir artar ve kütle numarasında herhangi bir değişiklik olmaz . Elektron kabuğundaki elektron kaybı, pozitif nükleer yük kaybıyla dengelendiğinden, basit elektron yakalama kendi başına nötr bir atomla sonuçlanır . Bununla birlikte, pozitif bir atomik iyon, daha fazla Auger elektron emisyonundan kaynaklanabilir.
Elektron yakalama, dört temel kuvvetten biri olan zayıf etkileşimin bir örneğidir .
Elektron yakalama birincildir çürüme modu için izotopların göreceli bollukla protonlar içinde çekirdeği , ama izotop ve müstakbel kızı arasında (yetersiz enerji farkı izobar bir eksik olan pozitif yük bir yayarak çürümeye nüklidle için) pozitron . Elektron yakalama daima için alternatif çürüme modudur radyoaktif izotoplar yapmak tarafından çürümeye yeterli enerjiye sahip pozitron emisyon . Elektron yakalama bazen bir tür beta bozunması olarak dahil edilir , çünkü zayıf kuvvetin aracılık ettiği temel nükleer süreç aynıdır. Olarak nükleer fizik , beta bozunması türüdür radyoaktif bozunma bir hangi p ışını (hızlı enerjik elektron ya da pozitron) ve Nötrinyo bir atom çekirdeğinden yayılır. Elektron yakalama bazen ters beta bozunması olarak adlandırılır , ancak bu terim genellikle bir elektron antinötrinosunun bir proton ile etkileşimini ifade eder .
Ana atom ile yavru atom arasındaki enerji farkı 1.022 MeV'den azsa , buna izin verecek yeterli bozunma enerjisi olmadığından pozitron emisyonu yasaktır ve bu nedenle elektron yakalama tek bozunma modudur. Örneğin, rubidyum-83 (37 proton, 46 nötron ) sadece elektron yakalama ile kripton-83'e (36 proton, 47 nötron) bozunacaktır (enerji farkı veya bozunma enerjisi yaklaşık 0.9 MeV'dir).
Tarih
Elektron yakalama teorisi ilk olarak 1934 tarihli bir makalede Gian-Carlo Wick tarafından tartışıldı ve daha sonra Hideki Yukawa ve diğerleri tarafından geliştirildi . K-elektron yakalama, ilk olarak gözlenmiştir Luis Alvarez olarak, Vanadyum ,48
V
1937'de bildirdiği . Alvarez, Galyum'da elektron yakalama üzerine çalışmaya devam etti (67
ga
) ve diğer nüklidler.
Reaksiyon ayrıntıları
Yakalanan elektron, yukarıdaki reaksiyonların yazılma biçiminden de anlaşılacağı gibi, yeni gelen bir elektron değil, atomun kendi elektronlarından biridir. Elektron yakalamanın birkaç örneği:
Saf elektron yakalama yoluyla bozunan radyoaktif izotoplar, tamamen iyonize olmaları durumunda radyoaktif bozunmadan engellenebilirler ("soyulmuş" bazen bu tür iyonları tanımlamak için kullanılır). Bu tür elementlerin, patlayan süpernovalarda r-işlemi tarafından oluşturuldukları takdirde , tamamen iyonize olarak atıldıkları ve bu nedenle, uzayda elektronlarla karşılaşmadıkları sürece radyoaktif bozunmaya uğramadıkları varsayılmaktadır . Element dağılımlarındaki anormalliklerin kısmen elektron yakalama üzerindeki bu etkinin bir sonucu olduğu düşünülmektedir. Ters bozunmalar, tam iyonizasyon tarafından da indüklenebilir; Örneğin,163
Ho
çürür 163
dy
elektron yakalama ile; ancak tam iyonize163
dy
bağlı bir duruma dönüşür 163
Ho
sınır-durum süreci ile β - bozunma .
Kimyasal bağlar , elektronların çekirdeğe yakınlığına bağlı olarak elektron yakalama oranını küçük bir dereceye kadar (genel olarak %1'den az) etkileyebilir. Örneğin, 7 Be'de metalik ve yalıtkan ortamlardaki yarı ömürler arasında %0.9'luk bir fark gözlemlenmiştir. Bu nispeten büyük etki, berilyumun çekirdeğe yakın değerlik elektronlarını ve ayrıca yörünge açısal momentumu olmayan yörüngelerde kullanan küçük bir atom olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. s orbitallerindeki elektronlar (kabuk veya birincil kuantum sayısından bağımsız olarak), çekirdekte bir olasılık antinoduna sahiptir ve bu nedenle , çekirdekte bir olasılık düğümü olan p veya d elektronlarından çok daha fazla elektron yakalamaya tabidir .
Periyodik tablonun ortasındaki elementlerin çevresinde, aynı elementin kararlı izotoplarından daha hafif olan izotoplar elektron yakalama yoluyla bozunma eğilimi gösterirken , kararlı olanlardan daha ağır olan izotoplar elektron emisyonu ile bozunur . Elektron yakalama en sık olarak kütle değişiminin en küçük olduğu ve pozitron emisyonunun her zaman mümkün olmadığı ağır nötron eksikliği olan elementlerde olur. Bir nükleer reaksiyonda kütle kaybı sıfırdan büyük fakat 2m[0-1e-]'den az olduğunda, süreç pozitron emisyonu ile gerçekleşemez, elektron yakalama için kendiliğinden gerçekleşir.
Yaygın örnekler
Yalnızca elektron yakalama yoluyla bozunan bazı yaygın radyoizotoplar şunları içerir:
|
|
|
Tam liste için nüklid tablosuna bakın .
Referanslar
Dış bağlantılar
- "Nüklitlerin CANLI Çizelgesi" . IAEA Nükleer Veri Bölümü. Viyana, Avusturya: Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı . Erişim tarihi: 16 Ağustos 2020 . elektron yakalama filtreli