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・質量数Aが小さくなるとα崩壊が起こりにくくなる理由は何でしょうか?

・また、β崩壊の場合、質量数Aが小さくても起こる理由は何でしょうか?

色々調べたのですが、参考書を読んでも何が原因なのか理解できませんでした。
どなたか知識のある方がいらっしゃいましたら回答を宜しくお願いします。
また、お勧めの文献やURLがあれば宜しくお願いします。

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A 回答 (3件)

原子核は中性子と陽子で構成されています。

原子核内ではこれら核子は互いに引き合って
いるとはいえ、陽子同士は電気的に反発しあっているので、原子番号の大きな元素の原子核
では、陽子の反発が大きくなるため、安定な原子核では、その電気的反発を緩和するように、
中性子数が多くなっています。
安定な原子核を取り上げると、軽い元素の原子核、例えば、原子番号が20位のカリウム、
カルシウム辺りでは、中性子数と陽子数の比は、ほぼ1:1ですが、ウラン辺りになると、
120:80位になります。
しかし、この安定の範囲より中性子数が多過ぎる場合、原子核が安定化するため、
中性子→陽子+電子という変化が起こります。こうして放出される電子線がβ線でβ-崩壊です。
逆に、陽子数が多過ぎる場合は、陽子→中性子+陽電子という変化が起こります(β+崩壊)。
質量数が大きい原子核では、陽子を減らすため、ヘリウム原子核を放出するものが多数
あります。これがα崩壊です。これらの崩壊が起こった後もまだ不安定であれば、安定化のために、
余分のエネルギーがγ線の形で放出されます。
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ぱっと思い付くのは各崩壊のために必要なエネルギーでしょうか.


X → Y + α
という崩壊が可能であるためには, X の持つエネルギーが Y のエネルギーと α粒子のエネルギーより大きい, 言い替えれば「X の結合エネルギーが Y の結合エネルギーと α粒子の結合エネルギーより小さい」必要があります. ですが, 質量数の小さい核種では「質量数が大きい方が (核子 1個あたりの) 結合エネルギーが大きい」ことがままあって, この場合ですと α崩壊したくてもできません. 逆に He を吸収した方がエネルギー的に安定なことも多く, 大質量星内部では He からいろんな核種を経て Fe を作るという「逆反応」により (結合エネルギーの分が余剰となって) 放出されるというエネルギーの作り方をしてますね.
一方で β崩壊の場合は, そもそも「重い」n が「軽い」p になるわけですから, 結合エネルギーにそれほど大きな変化が生まれません. なので, 小さい核種であっても β崩壊することはできるんじゃないでしょうか.
あ~, ところで [5]Li とか [8]Be は「α崩壊」といっていいんでしょうか.
[5]Li → [4]He + p
[8]Be → [4]He + [4]He
なんですけど.... 前者は普通「陽子放出」っていうんだろうなぁ.
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かなり難しい質問です。


軽い原子では陽子数と中性子数がほぼ等しい状態が「安定」です。β-崩壊もその方向へ起きるのが普通です。
重元素では核力(現在はグルーオンの世界になってしまった)が比較的小さいものがあり、α-崩壊が起こり得ます。
液滴モデル位だと何とか説明しようという気になりますが、グルーオンとクォークの世界を説明したいと思いません。
m(_ _)m
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