α崩壊の後には必ずβ-崩壊が2回起こる

ある重元素がα崩壊するとその後に必ずβ-崩壊が2回起こるのですか？

No.20 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/09 22:58

No.11へのお礼を見直していて…

>重いから崩壊するんです。
に対し、「電子は軽いですよ」と申し上げたら　『それは原子核が大きく重いから分裂するんです。』と繰り返されていらっしゃいます。

では、なぜ、『軽い電子が出てくる』β”崩壊”は起きるのでしょう？？？
もう一度ご説明いただければ幸甚です。

No.19 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/09 08:07

No.15さんの言われるように

>「電荷」と「クーロン力」とは違うものを指す
ということで、電荷はプラス素量の量、マイナス素量の量　なのに対し　クーロン力は電荷同士が引っ張り合う力のことで、距離の二乗に反比例します：例えていうなら、地球と私が引き合う重力が「クーロン力」にあたるものなら、地球の質量や私の体重（いや質量）が「電荷」にあたる。

先程の例えで言うと、計算しやすく点の半径が1.5㎜だとして、中心から引き付けられる力が（中心の＋電荷が減ることによって）弱くなったマイナス電荷によるアンバランスを解くために、わざわざ1000000000000倍強い力で反発しあうプラス電荷を２つも追加することになります。
ここら辺も、ぜひ、ご教示戴きたい疑問点です：嫌味ではないですよ。為念

No.18 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/09 07:55

高校の授業で、「黒板にチョークでポンと点を打つ[実際に打ってみせてくださっていた]と、これが原子核とすると電子は○○駅[高校の最寄り駅で、1.5kmほど先でした]の向こうを飛んでいる」と習いました。

まぁ、大雑把なたとえで、正確ではないでしょうが、オーダー的には良い線を言っていると思います。

そうすると、質問者さまのお考えだと、　　極中心に集まったプラス電荷から引っ張られている1.5㎞先のマイナス電荷を取り除く事よりも、その極中心の中のプラス電荷を2個増やすことで、『極めて狭い中心部分にプラス電荷同士の反発を　強烈に　増やしてでも』半径1.5㎞の大きな球体の電荷バランスを取っている　　ということになります。
そちらの方が有利（簡単）な理由も、イメージしやすいようにご教示戴ければ幸甚です。

No.17 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/08 16:44

>そこで次にβ-崩壊を起こすことによって余った電子を放出する。

>ここで原子核が安定するほど小さくなければ再びα崩壊とβ崩壊を行う。

ご教示、有難うございます！
そうだとすると、α崩壊が起きることで質量数が４・原子番号が２減った後、β崩壊で1回につき質量数は変化なし原子番号が1増えるですから都合2回のβ崩壊で質量数変化なし・原子番号が2増える、こととなり、α崩壊（とその後引き続き必ず2回起きるβ崩壊）で原子番号が変化しないはずなのに、
例えば私が最初にお示しした図では、
　９２→９０→８８・・・・・・
と二つづつ減っています。

これはどうしてなのか、更にご教示戴ければ幸甚に存じます。有難うございます。

No.16 回答者： finalbento 回答日時： 2022/01/08 10:41

ひょっとして、例えば以下のように考えておられるのでしょうか。

(例として原子番号10の原子を取り上げる事にします)

最初の時点での原子核の陽電荷は+10。

→α崩壊して原子核の陽電荷が+8に減少。一方原子核の周りの電子は10個のまま。

→原子核の陽電荷と電子の陰電荷をトータルゼロにするため、原子から電子が2個出て行く。

もしこう言うつもりで「α崩壊の後はβ崩壊が2回」と思っているとしたら、そもそもこれはβ崩壊ではありません。単に「原子から電子が2個出て行った」と言うだけです。

No.15 回答者： Tacosan 回答日時： 2022/01/08 00:05

私の知っている物理では, 「電荷」と「クーロン力」とは違うものを指す. これが普通だと思ったんだけど, 違うのかなぁ. まあ仮に「電荷」だとしてもあなたの言はおかしい.

「重元素」かどうかによらず α崩壊すれば核の陽子が 2つ減り, つまりは核の持つ正電荷も 2 だけ減る. それは「重元素」かどうかに関係ないはずなのに, なんで「ある重元素がα崩壊すると」と「重元素」に限定する? 「重元素」と「『重元素』でない元素」との間にはどのような違いがあるから「重元素」に限定するのだ?

あと「重元素」であっても α崩壊以外は核の電荷が変化しても問題ない, ということか? そうならそうで, なんで α崩壊のときだけ気を付ける?

No.14 回答者： psa29 回答日時： 2022/01/07 22:10

No.13 です。

＞元々の質問である「ある重元素がα崩壊するとその後に必ずβ-崩壊が2回起こるのですか？」ということに関しては、No.1さんの解答にある通りだと思います。
と書きましたが、No.1さんの解答をNo.2さんの回答に修正します。
他にも誤字がありますが、ご容赦ください。

No.13 回答者： psa29 回答日時： 2022/01/07 21:55

炭素や酸素、ウランといった原子の種類を決めるのは、原子番号、

つまり原子核の中の陽子の数です。陽子の数が同じならば中性子の数が
異なっても同じ種類の原子で、それらは同位体となります。
α崩壊すると陽子の数が２つ減るので、原子番号が２つ小さくなった原子に
変化します。
その後、β崩壊して原子核から電子が放出され、中性子が陽子に変化すれば
陽子の数が増えるので原子番号が１つ大きくなります。
質問者さんが疑問に持っている「ある重元素がα崩壊するとその後に必ずβ-崩壊が2回起こるのですか？」
ということならば、たとえばウラン238がα崩壊と2回のβ崩壊を繰り返したときに1回ごとに質量するは4減少しますが、いつまで行ってもウランのままです。
つまり、ウランのまま質量数が4つ小さくなった同位体に変化するということです。
「ある重元素がα崩壊するとその後に必ずβ-崩壊が2回起こる。」のであるならば、α崩壊で原子番号は変化しないウランはいつまで経っても鉛にはなりえません。
原子は原子核中の陽子の数と原子核の周囲を回る電子の数が等しくて、中性です。
α崩壊すると原子核中の陽子の数が2つ減るので、周りの電子の数の方が2つ多くなってしまいます。
このアンバランスをβ崩壊で解決しようとすれば、いつまで経っても電子と陽子の数は変化しません。つまり原子番号は変わらない。
原子番号は崩壊によって小さくなっていくのですから、余った原子核周りの電子も減ってくれなければなりません。
これは原子核からの電子ではなく、原子核の周りを回っている通常の電子が例えば放電（電流）などの形で取られることによって、α崩壊後の原子番号が小さくなった原子でも陽子の数と電子の数が等しい状態になるのだと思いますよ。
ですから、元々の質問である「ある重元素がα崩壊するとその後に必ずβ-崩壊が2回起こるのですか？」ということに関しては、No.1さんの解答にある通りだと思います。

No.12 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/07 20:22

>既に頭がごっちゃになっていますね。

ごっちゃにしているのはご自身だ、というのに気づいていないのでしょうか？

私は核分裂が起きるとは言っていません。勿論、「そもそもなぜ核分裂は起こるのか？」は理解しているし、そこは貴方にも同意していますよね？

でも、まぁ、核分裂が起きるのは重いからだけではないですが（笑）＞＞＞軽いトリチウムも分裂するし…

私があなたに「質問している」のは、一連のα崩壊の後に、『なぜ二回のβ崩壊が必要になるのか』です。
　その後に必ずβ-崩壊が2回起こるのですか？
という最初のご質問に対し、そんなことはないので
　いいえ、違います
とお答えしました。即ち、α崩壊が起きる、というところまでは、私も貴方も、同じ考えです。その後で、電子を取り除いて、原子内の電荷をバランスとらなきゃいけない、との理由で貴方が「β崩壊が2回起きる（最初、起きるのですか？と質問してきたのに、なぜか断定）」と教えてくださいました。

そこで、私が、（α崩壊が起きた後で←あくまで、此処は分かっているのですよ）マイナス電荷を取り除くためなら、なにもβ崩壊に寄らなくても、電子が二個取れるだけで良いと思うのですが、何故β崩壊が必要なのですか？」と貴方に教えを乞うています。

なのに、なぜ、答えを教えてくれないのでしょう？実は、分かっていないのですか？　早く、意地悪しないで教えてください。

この回答へのお礼

＞何故β崩壊が必要なのですか？

α崩壊だけだと大きな原子核を小さくすることはできるが、その副作用として原子全体のクーロン電荷がマイナスに傾きクーロン電荷のバランスが崩れます。
そこで次にβ-崩壊を起こすことによって余った電子を放出する。
ここで原子核が安定するほど小さくなければ再びα崩壊とβ崩壊を行う。
つまり重元素の核分裂はα崩壊とβ崩壊を段階的に行うことによって十分に安定したサイズの原子核に至るまで核分裂を繰り返す。
だからβ崩壊は必要。

お礼日時：2022/01/07 20:43

No.11 回答者： ななのたか 回答日時： 2022/01/07 14:47

>重いから崩壊するんです。

電子は軽いですけど…

原子核内の反応と、原子全体の反応がごっちゃになっている？
原子から電子を取り除いて、マイナスに偏った電荷を是正するには、わざわざ　中性子→電子＋陽子　の反応（β崩壊）を経なくても、単に原子核の周りにある電子が取れるだけで良いと思うのですが…
簡単な反応を経ないのはどうしてでしょうか。

この回答へのお礼

＞電子は軽いですけど…

回答する以前に既に頭がごっちゃになっていますね。
そもそもなぜ核分裂は起こるのか？
それは原子核が大きく重いから分裂するんです。
なぜなら原子核を結びつける強い力はその影響範囲が非常に小さいので、原子核が大きくなりすぎると原子核を結びつける強い力が働かなくなるので原子核内の陽子や中性子の一部を放出して原子核のサイズを小さくするのである。
これが核分裂が起こる理由です。

お礼日時：2022/01/07 18:01