原子核の安定性

🧠 原子核の安定性は、核力による結合と陽子間反発、さらに中性子・陽子比 neutron-to-proton ratio 中性子・陽子比（neutron-to-proton ratio） neutron-to-proton ratio（中性子・陽子比） と核子あたり結合エネルギー binding energy per nucleon 核子あたり結合エネルギー（binding energy per nucleon） binding energy per nucleon（核子あたり結合エネルギー） の釣り合いで決まる。¹²

安定帯と中性子・陽子比

軽い安定核では$N/Z\approx1$だが、陽子数が増えるほどクーロン反発 Coulomb repulsion クーロン反発（Coulomb repulsion） Coulomb repulsion（クーロン反発） を緩和する中性子が必要となり、安定核の$N/Z$は1より大きくなる。核種図では安定核が安定帯 band of stability 安定帯（band of stability） band of stability（安定帯） を形成する。

不安定核が選ぶ変化

中性子過剰核neutron-rich nucleus 中性子過剰核（neutron-rich nucleus）neutron-rich nucleus（中性子過剰核） はβ−崩壊で中性子を陽子へ、陽子過剰核proton-rich nucleus 陽子過剰核（proton-rich nucleus）proton-rich nucleus（陽子過剰核） はβ＋崩壊や電子捕獲 electron capture 電子捕獲（electron capture） electron capture（電子捕獲） で陽子を中性子へ変える。非常に重い核ではα崩壊alpha decayα崩壊（alpha decay）alpha decay（α崩壊）や自発核分裂 mitosis 核分裂（mitosis） mitosis（核分裂） が有利になりうる。

エネルギーの観点

崩壊は、親核と生成物の総静止エネルギー total rest energy 総静止エネルギー（total rest energy） total rest energy（総静止エネルギー） 差$Q$が正となる方向へ起こる。核子あたり結合エネルギーbinding energy per nucleon核子あたり結合エネルギー（binding energy per nucleon）binding energy per nucleon（核子あたり結合エネルギー）が高い配置ほど一般に安定だが、崩壊確率には障壁と量子選択則 selection rule 選択則（selection rule） selection rule（選択則） も関わる。

まとめ

• 軽い安定核では$N/Z$が約1、重い安定核では中性子が相対的に多い。
• 不安定核は核種図上の位置に応じた崩壊で安定帯 band of stability 安定帯（band of stability） band of stability（安定帯） へ近づく。
• エネルギー的に可能でも、障壁や選択則 selection rule 選択則（selection rule） selection rule（選択則） により寿命は大きく異なる。