
【电】 unstable nucleus
【医】 unsteadiness
hilum; nucleus; putamen; stone
【医】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus
在核物理学领域,"不稳定核"(Unstable Nucleus)指原子核因质子与中子比例失衡或能量状态过高,无法长期保持稳定结构,会通过放射性衰变释放能量并转变为更稳定状态的原子核。其英文对应术语为Unstable Nucleus 或Radioactive Nucleus。
质子-中子比失衡
原子核稳定性依赖于质子(Z)与中子(N)的比例。轻核(如碳、氧)的理想 N/Z 比约为 1,重核(如铀)则接近 1.5。偏离此比例时,核力无法平衡质子间的库仑斥力,导致不稳定性。例如,碳-14(⁶C¹⁴, N/Z=1.33)通过 β⁻ 衰变转化为氮-14(₇N¹⁴)。
衰变方式
不稳定核通过以下途径释放能量:
原子核被视为带电液滴,稳定性由结合能公式描述:
$$ B = a_V A - a_S A^{2/3} - a_C frac{Z}{A^{1/3}} - a_A frac{(A-2Z)}{A} + delta $$
其中 (a_C) 项(库仑能)和 (a_A) 项(不对称能)主导不稳定性 。
表征衰变速率,范围从秒(如钋-212:(T{1/2}=0.3mu s))至亿年(如铀-238:(T{1/2}=4.5 times 10) 年)。
加速器或反应堆可制备不稳定核(如锝-99用于医疗显像)。
宇宙射线产生碳-14(大气层),超新星爆发合成重放射性元素(如铀、钍)。
权威参考文献:
不稳定核(Unstable nucleus)指原子核内质子与中子的比例失衡,无法保持稳定状态,会通过放射性衰变释放能量或粒子以达到更稳定结构的原子核。具体特征如下:
形成原因
衰变特性
研究意义
典型例子包括碳-14(β衰变用于测年)、钴-60(γ射线医疗应用)等。当前全球建有多个放射性束流装置(如日本RIKEN、中国HIAF),专门研究不稳定核的生成与性质。
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