カリウム４０の自然放射線

放射性元素には、ウランやトリウムなど、
核子が多いものが多い中で、
なぜ、質量数４０のカリウムがベータ崩壊するのですか？

No.3 回答者： noname#136764 回答日時： 2002/01/07 13:40

重元素は主に超新星爆発の際に生成するといわれています。

その生成のとき、原子番号すなわち陽子の数が19個に対して、中性子が21個に偶然なったものが、カリウム40ということになります。

その生成の瞬間には、カリウム37だって38だって42だって43だって存在したでしょうが、それらは短時間のうちに壊変して別な元素になりました。39と41は安定核種なのでそのまま残存し、40は放射性ですが半減期が12.6億年とかなり長いので、今でも残存している・・・ということだと思います。地球や太陽系の素になった超新星爆発が100億年前くらいとすると、そのときカリウム39は今の2の8乗=256倍くらいあったはず。現在のカリウム39の存在比率は0.012%なので、100億年前にはおよそ3%あった、ということになります。

なぜカリウム39と41が安定で40が放射性なのかは・・・ちょっと勉強不足で判りません。

No.2 回答者： sen-sen 回答日時： 2002/01/06 15:31

中性子は自由粒子では安定ではなく、いずれ陽子状態となります。

天然に存在している原子核内の中性子は、他の核子と相互作用しているため安定に存在することが出来ます（崩壊のＱ値がマイナス）。しかし、中性子数が多すぎる原子核（陽子と陽子間の静電エネルギーを補ってもカバーできない）では、β崩壊のＱ値が正であるために、この過程が起こりえます。

No.1 回答者： siegmund 回答日時： 2002/01/05 15:18

安定な同位体がない話と，ある同位体が崩壊する話を混同されているようです．

テクネチウム(原子番号43)，プロメチウム(原子番号61)，
およびポロニウム(原子番号84)以降のすべての元素は安定同位体がなく自然に崩壊します．

上記以外の元素には安定同位体がありますが，たいてい放射性の同位体が存在します
(必ずあるかどうかは自信がない，多分どれにもあると思うのですが)．
カリウム４０もそうです．
一番核子が少ないのはトリチウム(三重水素)です．
トリチウムは半減期１２年でβ崩壊し，ヘリウム３になります．
有名なところでは，炭素１４(年代測定に使われる)なんていうのもあります．