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・陽子比と核子あたり結合エネルギーの釣り合いで決まる。

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

中性子過剰核はβ−崩壊で中性子を陽子へ、陽子過剰核はβ＋崩壊や電子捕獲capture (electron/neutron capture)捕獲（capture (electron/neutron capture)）capture (electron/neutron capture)（捕獲）で陽子を中性子へ変える。非常に重い核では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、障壁や選択則により寿命は大きく異なる。