Wat is een nucleair isomeer?

[Stormbeest]

Het aantal protonen in een atoomkern bepaalt het element waartoe het behoort, en het aantal neutronen de isotoop. Maar nu blijkt dat er van sommige nucliden ook nog eens nucleaire isomeren bestaan. De uitleg die Wikipedia geeft, begrijp ik niet zo goed: "Een nucleair isomeer is een metastabiele toestand van een atoomkern, die een gevolg is van de aangeslagen toestand van één of meer protonen of neutronen." Wat houdt die "aangeslagen toestand" precies in, zitten de protonen en neutronen in een nucleair isomeer misschien anders gerangschikt dan in de normale toestand? En hoe ontstaat een nucleair isomeer? Kan iemand het me in begrijpelijke taal uitleggen?

[Benm]

Je hebt het wel bij het rechte eind. Vaak worden zulke kernen met een "m" van metastabiel aangeduid.

Het aantal protonen en neutronen is gelijk aan de 'normale' isotoop, maar hun rangschikking in de kern is energetisch minder gunstig. Deze metastabiele kernen vervallen vaak tot de normale isotoop met een halfwaardetijd die per kern nogal varieert.

[Stormbeest]

Deze metastabiele kernen vervallen vaak tot de normale isotoop met een halfwaardetijd die per kern nogal varieert.

Zijn er ook geen die vervallen naar een ander element? Hoe ontstaat een metastabiele kern trouwens? Door het verval van andere nucliden?

[Benm]

Er zijn er die vervallen naar een ander element, 95mTc naar 95Mo bijvoorbeeld. Metastabiele kernen zijn normaliter een vervalproduct, voor zover ze van nature voorkomen wel het gevolg van fusie in een supernova. Het enige voorbeeld dat ik me kan bedenken is een isomeervan tantaal die zodanig stabiel is dat de halfwaardetijd langer dan de levensduur van het heelal is.

[wannes]

Wat hierboven gezegd wordt klopt allemaal, maar ik wil nog even bijvoegen dat een aangeslagen toestand van een kern ook een collectief fenomeen kan zijn: als je kern vervormd is kan deze roteren en/of vibreren, en hierbij blijven de neutronen en protonen wel in hun normale rangschikking zitten.

[die hanze]

Wat is er eigenlijk zo speciaal aan nucleaire isomeren? (Ik heb de term altijd verwarrend gevonden)

Wat onderscheid een nucleair isomeer van een gewone aangeslagen toestand? Is het een extreem lange halfwaarde tijd? Of vervalt deze toestand echt niet?

[Benm]

Het bijzondere is dat het een andere structuur van de atoomkern is. Aangeslagen toestanden van atomen slaan meestal op de electronen, niet op de kern zelf. De halfwaardetijd doet er niet zoveel toe - die kan microseconde-kort of eonen-lang zijn.

Een roterende of vibrerende kern is geen nuclear isomeer - wel een aangeslagen toestand als dat plaats heeft in iets anders dan een vrij atoom.

[die hanze]

We praten over een nucleair isomeer, de aangeslagen toestanden zijn aangeslagen toestanden in de kern uiteraard. Dat kunnen nucleonen zijn die in een hogere baan etc.. springen of collectieve fenomenen zoals roteren en vibreren.

Wat bedoel je met "andere nucleaire structuur"? Bedoel je de ligging van nucleonen in hun orbitalen?

Wat onderscheid die ligging van nucleonen van een andere aangeslagen toestand?

Toch niet alle aangeslagen toestanden van een kern waarbij er een nucleon van baan veranderd noemen we een nucleair isomeer of wel?

[Benm]

Bij een nuclear isomeer is de rangschikking van de nucleonen anders dan bij de grondtoestand. Als je de kern als geheel laat roteren dan zit er wel energie in die rotatie, maar de kern op zichzelf veranderd er niet door.

Wellicht is een interessant aspect ook wel dat een metastabiel nuclear isomeer vervalt door een foton uit te zenden (gammastraling), maar niet te produceren is door het 'normale' isomeer met gammastraling van gelijke energie te bestralen.

Bij aangeslagen toestanden van de electronen is dat vaak wel het geval.

[die hanze]

@ben geen antwoord op mijn vraag.

Nogmaals: wat is het verschil tussen een aangeslagen toestand van de nucleonen in een kern en een nucleair isomeer?

[wannes]

Wat is er eigenlijk zo speciaal aan nucleaire isomeren? (Ik heb de term altijd verwarrend gevonden)

Wat onderscheid een nucleair isomeer van een gewone aangeslagen toestand? Is het een extreem lange halfwaarde tijd? Of vervalt deze toestand echt niet?

Nogmaals: wat is het verschil tussen een aangeslagen toestand van de nucleonen in een kern en een nucleair isomeer?

Je hebt het antwoord zelf gegeven: alleen de halfwaardetijd is van belang

A nuclear isomer is a metastable state of an atomic nucleus caused by the excitation of one or more of its nucleons (protons or neutrons). "Metastable" refers to the fact that these excited states have half-lives more than 100 to 1000 times the half-lives of the excited nuclear states that decay with a "prompt" half life (ordinarily on the order of 10⁻¹² seconds). As a result, the term "metastable" is usually restricted to refer to isomers with half-lives of 10⁻⁹ seconds or longer. Some sources recommend 5 × 10⁻⁹ s to distinguish the metastable half life from the normal "prompt" gamma emission half life.^[1]

En aangezien het een aangeslagen toestand is deze per definitie onstabiel en kan vervallen, het hangt alleen af van de halfwaarde tijd of dat in de praktijk ook gebeurd(bij 180m

73Ta kan dat even duren)

[die hanze]

bedankt voor het antwoord,

Ik had niet gedacht dat het zo eenvoudig was daarom twijfelde ik