ИЗОМЕРИЯ АТОМНЫХ ЯДЕР

(от греч. isos — равный, одинаковый и meros — доля, часть), существование у нек-рых ат. ядер метастабильных состояний с относительно большими временами жизни. Нек-рые ат. ядра имеют неск. изомерных состояний с разными временами жизни. Понятие «И. а. я.» возникло в 1921, когда нем. учёный О. Ган открыл радиоакт. в-во, наз. ураном-Z, к-рое как по хим. св-вам, так и по массовому числу А не отличалось от известного тогда урана-Х2. Позднее было установлено, что уран-Z и уран-Х2 — два состояния одного и того же ядра 234Ра с разными энергией и периодом полураспада Т1/2. По аналогии с изомерией молекул их назвали ядерными изомерами. В 1935 Б. В. Курчатов, И. В. Курчатов, Л. В. Мысовский и Л. И. Русинов обнаружили изомерное состояние у ядра 80Вг, что послужило началом систематич. изучения И. а. я. Известно большое число изомеров с T1/2 от 10-6 с до мн. лет. Один из наиболее долгоживущих изомеров — 236Np (T1/2=5500 лет).

Распад изомеров обычно сопровождается испусканием конверсионных электронов или g-квантов; в результа те образуется то же ядро, но в состоянии с меньшей энергией. Иногда более вероятен бета-распад (рис.). Изомеры тяжёлых элементов могут распадаться путём самопроизвольного деления (см. ДЕЛЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА).

Схемы уровней энергии радиоакт. изотопов 80Br, 234Ра и 192Ir. Изомерные состояния ядер , обозначены жирной линией, осн. состояния — линией со штриховкой. Слева указаны энергии уровней, справа — спины и периоды полураспада T1/2 ; b- означает распад с испусканием эл-на, b+ — позитрона, ЭЗ — электронный захват, прямые вертик. стрелки — испускание эл-нов внутр. конверсии или g-квантов.

И. а. я. обусловлена особенностями структуры ядер. Изомерные состояния образуются в тех случаях, когда переход ядра в состояние с меньшей энергией путём испускания g-кванта затруднён. Чаще всего это связано с большим различием в значениях спинов ядер в этих состояниях. Если при этом различие в энергии двух состояний невелико, то вероятность испускания g-кванта мала и, как следствие, период полураспада возбуждённого состояния оказывается большим. Изомеры особенно часто встречаются в определ. областях значений А (острова изомерии). Этот факт оболочечная модель ядра объясняет существованием (при определ. значениях чисел протонов и нейтронов, входящих в состав ядра) близких по энергии яд. уровней с большим различием спинов (см. ЯДРО АТОМНОЕ).).

В 1962 в ОИЯИ (г. Дубна) был открыт новый вид изомерных состояний, характеризующихся высокой вероятностью спонтанного деления (см. ДЕЛЯЩИЕСЯ ИЗОМЕРЫ).