Isotop, das zerfällt, wenn es ionisiert wird

Ich schätze, Sie haben von einem Isotop gelesen, das durch Elektroneneinfang zerfällt (was eine Art Umkehrung ist$\beta$Verfall). Es gibt ziemlich viele Radioisotope, die auf diese Weise zerfallen, zum Beispiel:

Bei diesem Zerfall fängt der Atomkern eines der umgebenden Elektronen (meist eines der innersten) ein$K$Hülse). Natürlich kann dieser Vorgang nur stattfinden, wenn das Atom oder Ion mindestens ein Elektron hat. Sie kann nicht auftreten, wenn das Ion vollständig ionisiert ist, also überhaupt keine Elektronen enthält.

Ein weiteres recht seltenes Phänomen ist der gebundene Zustand$\beta^-$Verfall . Hier nimmt das erzeugte Anti-Neutrino fast die gesamte Zerfallsenergie auf, und das erzeugte Elektron erhält sehr wenig Energie, so dass es dem Atom nicht entkommen kann und stattdessen in das Atomorbital integriert wird.

Sie haben wahrscheinlich von dem vollständig ionisierten Rheniumion gelesen, das schnell zerfällt (mit Halbwertszeit$32.9$Jahre) nach gebundenem Zustand$\beta^-$Verfall

während das neutrale Rheniumatom fast stabil ist (mit Halbwertszeit$42$Milliarden Jahre)

Dieses spezielle Rheniumisotop ${}^{187}$Re hat eine sehr kleine$\beta^-$Zerfallsenergie (nur$3$keV). Diese Energie (oder genauer: der dem Elektron, nicht dem Antineutrino, zugeführte Energieanteil) reicht nicht aus, damit das Elektron dem neutralen Atom entkommen kann. Und es findet keinen Platz in der Hülle, weil alle Elektronenbahnen des Atoms bereits besetzt sind. Aber wenn das Ion vollständig ionisiert ist (dh alle Elektronen abgestreift sind), dann reicht die Energie aus, damit das Elektron ein niedriges elektronisches Orbital des Ions erreicht.

Siehe auch den Originalartikel von Bosch et al. (1996)
„Beobachtung des gebundenen Zustands$\beta^-$Zerfall von vollständig ionisiert${}^{187}$Betreff:${}^{187}$Betreff-${}^{187}$Os Kosmochronometrie" .

Ich bin mir fast sicher, dass Sie an Beryllium-7 denken, aber dass Sie sich an die Bedingung rückwärts erinnert haben.

Neutral$\rm^7Be$verfallen kann$\rm^7Li$durch Elektroneneinfang, mit Energie über$\rm 860\,keV$. Positronenemissionszerfälle sind gegenüber Elektroneneinfangzerfällen immer ungünstig, da der Endzustand mit einem fehlenden Elektron eine geringere Masse hat als der Endzustand mit hinzugefügtem Positron. Da die Summe$\rm^7Be$Die Zerfallsenergie ist kleiner als die Massendifferenz$2m_\mathrm e = \rm 1022\,keV$, ist der Positronenemissionsmodus vollständig verboten. Beryllium-7 kommt auf der Erde nicht in Berylliumerzen vor, sondern ist vollständig ionisiert$\rm^7Be$ist eine stabile Komponente der kosmischen Strahlung.

Ein Durchlesen des gesamten NNDC-Datensatzes findet eine Reihe anderer Kerne mit Elektroneneinfang$Q$-Werte unten$\rm1\,MeV$, beginnen mit$\rm^{41}Ca$. Die Populationen der kosmischen Strahlung sind jedoch stark in Richtung des massearmen Endes der Isotopenkarte verzerrt; Ich habe nur Leute darüber sprechen hören, dass Beryllium-7 diese Eigenschaft hat.

Für den von Ihnen beschriebenen Zustand, in dem ein ionisierter Elternkern zerfallen kann, das neutrale Elternatom jedoch stabil ist, müsste die Zerfallsenergie geringer sein als die Elektronenbindungsenergie für das Tochteratom. Wenn das der Fall wäre, könnte der ionisierte Kern in einen gebundenen Zustand des Tochter- und des Beta-Elektrons zerfallen, wobei das Antineutrino die Energie wegträgt. Aber das neutrale Atom wäre am Zerfall „Pauli-blockiert“, da seine gebundenen Elektronen bereits die möglichen Endzustände für die einnehmen$\beta^-$.

Ich glaube, es gibt keine$\beta^-$Emitter mit so niedrigen Energien. Wenn es einen solchen Zerfall gäbe, wäre es ein interessanter Ort, um zu versuchen, die Masse des Elektron-Antineutrinos zu messen, indem man Präzisions-Massenspektrometrie am Eltern- und Tochterion durchführt, um sie mit Rückstoßmessungen am Tochterion nach dem Zerfall zu vergleichen . Stattdessen ist diese experimentelle Energie in das KATRIN-Experiment geflossen , das die analysiert$\beta^-$Zerfall von Tritium zu Helium-3, mit Endpunktenergie$\rm17\,keV$.

Wie sich jedoch in den Kommentaren zu einer anderen Antwort herausstellte, war mein Glaube falsch . Neutrales Dysprosium-163 ist dagegen stabil$\beta^-$Verfall, mit$Q$-Wert$\rm-2.6\,keV$; Das verlinkte Papier beobachtet den Beta-Zerfall des nackten Kerns. Der nächste Kandidat wäre$\rm^{148}Eu$, mit$Q$-Wert$\rm-27\,keV$.