核同质异能素英文解释翻译、核同质异能素的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 nuclear isomer

分词翻译：

核的英语翻译：

hilum; nucleus; putamen; stone
【医】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus

同质异能素的英语翻译：

【化】 nuclear isomer

专业解析

核同质异能素（英文：nuclear isomer）是指原子核的一种特殊状态，它与该核素的基态具有相同的质子数（Z）和中子数（N），即属于同一种核素（相同的同位素），但处于不同的、寿命较长的激发态能级。这种激发态并非瞬间衰变，而是具有一定的半衰期（通常大于10^-9秒），因此可以被视为该核素的一种独特的“亚稳态”形式。

以下是其核心特征和意义的详细解释：

“同质”的含义 (Homogeneity)：
- 指核同质异能素与其对应的基态原子核拥有完全相同的核子组成。它们具有相同的原子序数（质子数 Z）和质量数（中子数 N + 质子数 Z），因此是同一种化学元素的同一种同位素。例如，^99mTc（锝-99m）和 ⁹⁹Tc（锝-99）就是同一种核素（锝-99）的两种不同状态，前者是核同质异能素（亚稳态），后者是基态。
“异能”的含义 (Isomerism)：
- 指这些处于激发态的原子核具有与基态不同的能量和不同的内在性质（如自旋、宇称等量子态）。
- 这种能量差异源于核子在原子核内排列方式或运动状态的不同，导致了不同的能级结构。
- 最关键的特征是，这种激发态具有相对较长的寿命（半衰期），远长于典型的原子核激发态（通常在10^-12秒量级或更短）。这种长寿命使得它们能够被分离、研究和应用。核物理文献中通常将半衰期长于约 10^-9 秒的激发态归类为同质异能态。
主要特性与行为：
- 衰变方式：核同质异能素最终会通过释放能量衰变到基态（或另一个较低的能态）。最常见的衰变方式是：
  - γ衰变：释放高能光子（γ射线）。这是最常见的衰变方式，也是核医学成像（如 SPECT）的基础（例如 ^99mTc 衰变到 ⁹⁹Tc）。
  - 内转换：原子核将激发能直接传递给核外电子，使其发射出来（内转换电子）。
  - β衰变或α衰变：少数核同质异能素也可能发生β衰变（释放电子或正电子）或α衰变（释放氦核），但最终仍会到达基态。
- 半衰期：核同质异能素的半衰期范围很广，从纳秒（ns）到分钟、小时、天，甚至存在极长寿命的同质异能素（如 ^180mTa，半衰期超过 105 年）。研究显示，^180mTa 的半衰期是目前已知最长的核同质异能素之一。
- 自旋与宇称差异：同质异能态与基态之间通常存在较大的自旋差异（ΔI ≥ 3），这使得它们之间的γ跃迁是高度禁戒的（多极性阶次高，如M4, E5等），导致跃迁概率极低，从而寿命显著延长。
重要性与应用：
- 核医学：最著名的应用是 ^99mTc（锝-99m）。它由 ⁹⁹Mo（钼-99）衰变产生，半衰期约6小时，衰变时释放单一能量的γ射线（140 keV），非常适合用于单光子发射计算机断层成像（SPECT），是诊断成像的“主力军”。
- 基础核物理研究：研究核同质异能素有助于理解原子核的结构、能级、激发模式（如形状共存、高自旋态）、核力性质以及衰变机制（特别是高禁戒跃迁）。
- 潜在能源：理论上，某些具有极高激发能的核同质异能素（如 ^178m2Hf）储存着巨大的能量。如果能够可控地触发其快速衰变（γ射线爆发），可能成为一种高能量密度储能方式，但实现可控释放面临巨大技术挑战。
- 核钟：极长寿命的同质异能素（如 ^229mTh）因其潜在的超窄跃迁线宽，被研究作为下一代核钟的候选者，精度可能远超现有的原子钟。

核同质异能素本质上是同一种原子核（相同 Z 和 N）的长寿命激发态。其“同质”指核子组成相同，“异能”指其处于不同的（亚稳态）能级，具有不同的物理性质和较长的寿命。它们在核医学诊断、基础物理研究和前沿技术探索中扮演着重要角色。

网络扩展解释

核同质异能素（Nuclear isomer）是指原子核的质子数和中子数相同，但处于不同能量状态的核素。以下从定义、特点、应用三个方面进行详细解释：

一、基本定义

核同质异能素属于同一种核素的不同能态形式，其原子核处于亚稳态（激发态）。例如，锝-99m（^99mTc）与锝-99（⁹⁹Tc）互为同质异能素，符号中“m”表示亚稳态。

二、核心特点

能量差异
亚稳态原子核的能量比基态高数百万电子伏特（MeV），这种能量以伽马射线形式释放时效率极高。
寿命差异
大多数激发态寿命极短（约10^-12秒），但部分核同质异能素亚稳态寿命较长，甚至可达数小时或数年。
符号标识
通常在质量数后加“m”标注，如^99mTc。

三、应用领域

医学成像
锝-99m是核医学中最常用的显像剂，因其释放的伽马射线能量适中且半衰期短（6小时），适合人体检查。
潜在军事用途
核同质异能素储存的能量密度是传统炸药的百万倍，理论上可作为“清洁核武器”的能源，但相关研究仍处于探索阶段。

四、相关概念辨析

同位素：质子数相同、中子数不同（如¹²C与¹⁴C）。
同质异能素：质子数和中子数均相同，仅能态不同（如^99mTc与⁹⁹Tc）。

总结来看，核同质异能素通过亚稳态储存巨大能量，在医学和未来能源/武器领域具有独特价值，但其武器化应用仍面临技术挑战。