宇宙&物理2chまとめ【物理】原子核中にはいくつの陽子と中性子を束縛でき、また何種類の核が実際に存在しうるのか?

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【物理】原子核中にはいくつの陽子と中性子を束縛でき、また何種類の核が実際に存在しうるのか?

[ 2012/07/11 11:45 ] [ 物理 ] [ コメント(0) ]
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1: pureφ ★ 2012/07/09(月) 03:39:28.52 ID:???

Highlights: 物理:原子核の安全地帯を越えて

自然界に存在することが知られている288種類の安定同位体は、宇宙の目に見える物質の99.9%以上の質量を構成している。しかし、この「安定性の谷」を越えたところには、核力によって束縛されたほかの同位体が多数存在しており、現在までに約3,000種類の原子核が実験室で合成されている。

原子核中にはいくつの陽子と中性子を束縛でき、また何種類の核が実際に存在しうるのだろうか。
今回理論研究によって、原子核の安定性を決める不確実性が調べられ、原子番号が2と120の間で、束縛核種と思われるものの数が約7,000であることが見いだされた。

我々はこれらの元素の多くには出会わないだろうが、存在する可能性のある核種の境界近くにある短寿命核は、宇宙を形成するもっと安定な核種が生成される恒星の形成過程などに重要である。

Nature ハイライト Nature 486, 7404 (Jun 2012)
http://www.natureasia.com/japan/nature/updates/index.php?i=89065

原子核の全体像の境界
The limits of the nuclear landscape
Jochen Erler, Noah Birge, Markus Kortelainen, Witold Nazarewicz, Erik Olsen, Alexander M. Perhac & Mario Stoitsov
Nature 486, 509–512 (28 June 2012) doi:10.1038/nature11188
http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7404/full/nature11188.html
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1341772768/










2: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 03:50:13.12 ID:24nIhBc2

平常状態での話しに限定する思い込み?


4: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 03:51:59.96 ID:5qxOZBaN

>我々はこれらの元素の多くには出会わないだろうが、存在する可能性のある核種の境界近くにある
>短寿命核は、宇宙を形成するもっと安定な核種が生成される恒星の形成過程などに重要である。

とりあえず弁解してみた、って感じ?


6: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 04:31:40.16 ID:xfixuIeN

中性子星は巨大な原子核のようなもんだが。


9: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 04:57:10.80 ID:vBFpnWdK

原子番号2から120の間の同位体が7000あるってか?


15: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 07:22:38.10 ID:iy0RVXst

まだ未発見の超超重原子核にはかなり安定(寿命数分~数百万年)なものがあるんじゃね?
って理論もあるよ(安定の島)


17: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 08:10:08.84 ID:EJDE9sBT

猫「何で陽子と中性子はくっついておるのだ?」
女子高生「そういうもんだから」


ワロタ


35: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 15:00:59.13 ID:3OMCjgxI

>>28
すると、今安定とされている炭素14とか酸素16とかも崩壊する可能性が
あるのか。


37: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 15:16:03.29 ID:Ivtluh5H

>>35
一応、スーパーカミオカンデは、それを観測するための装置だったんだな。


40: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 16:12:56.50 ID:UOCGe26e

>>35
陽子崩壊は一応理論上の予測であって現時点ではまだ観測されてないけど可能性はある
もし宇宙がこのまま永遠に続いていくとすると、遠い未来には全ての物質が崩壊してしまい
宇宙には形ある物は何も存在しなくなってしまうという説もある


45: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 23:25:32.98 ID:52zZ1da2

>>35
炭素14は放射性物質だが・・・


24: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 08:30:34.13 ID:3OMCjgxI

ビスマスって安定じゃなかったんだ
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ビスマス - Wikipedia
ビスマス(英: bismuth) は原子番号83の元素。元素記号は Bi。第15族元素の1つ。日本名は蒼鉛。
淡く赤みがかった銀白色の金属で、柔らかく脆い。多彩な色を示すことがあるが、これは表面の酸化膜で光が回折することによる構造色であり、ビスマス本来の色ではない。電気伝導性や熱伝導性は高くない。融点は271.3 °Cと低い。
常温で安定に存在し、凝固すると体積が増加するのが特徴。またビスマス化合物には医薬品の材料となるものがあり、他の窒素族元素(ヒ素やアンチモン)の化合物に毒性が強いものが多いことと対照的である。




28: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 11:30:45.03 ID:UOCGe26e

>>24
ビスマスは21世紀になるまでは安定だと考えられてた
実際は半減期が長すぎて(1900京年)ほとんど崩壊が観測されなかっただけだったと
もし陽子崩壊が現実のものだったとしたらこの世の全ての物質は究極的には放射性ってことになってしまうがw


31: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 14:44:17.61 ID:j9xxyu1j

水素の同位体って本当は何種類あるの?


32: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 14:45:15.51 ID:j9xxyu1j

>>実際は半減期が長すぎて
半減期を決めているものは何なの?


33: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 14:47:57.28 ID:0pIHSF63

>>32
原子核の壊れやすさ


38: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 15:43:00.93 ID:j9xxyu1j

>>33
壊すものは何なの?
外部の刺激


40: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 16:12:56.50 ID:UOCGe26e

>>38
放射性核種の崩壊はひとりでに起こるから外部の刺激とは無関係
安定性を決めてるパラメータはいろいろあるっぽい(陽子の数とか陽子・中性子の数の比率とか)
専門家じゃないから正確なところはよくわからんが

外部の刺激で引き起こされるのは核分裂や核融合


44: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 16:34:46.91 ID:Ivtluh5H

>>38

放射性崩壊 - Wikipedia
放射性崩壊(ほうしゃせいほうかい、radioactive decay)は、不安定な原子核(放射性同位体)が様々な相互作用によって状態を変化させる現象である。放射性壊変(ほうしゃせいかいへん)、放射壊変(ほうしゃかいへん)、原子核崩壊(げんしかくほうかい)、あるいは、単に崩壊とも呼ばれる。


せめてこれくらい見とけ


36: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 15:04:30.37 ID:3OMCjgxI

すまん炭素14はもともと安定でなかった。


43: 名無しのひみつ 2012/07/09(月) 16:34:27.99 ID:WPwtKizV

人工的に作られた重い元素は、存在し得るってこと?


46: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 00:36:28.16 ID:Qzg4zjWk

超新星爆発時は、拡張周期表全てに及ぶ原子核ができてるかもしれないね。
原子量400とか。


47: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 00:47:08.40 ID:mGkcqVsk

それを言ったら、中性子星なんて、どんな原子量なんだと・・・


48: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 04:08:27.03 ID:dWFsmqlR

中性子星って全部中性子で出来てるんでしょ?

だったら全部陽子で出来てる星があってもいいじゃないですか。

あ、全部電子で出来ていてもいいです。

そんな星、知りませんか?
229px-Vela_Pulsar_jet.jpg

中性子星 - Wikipedia
質量の大きな恒星が進化した最晩年の天体の一種である。中性子星は質量が太陽程度、半径10km程度、大気の厚さは1m程度で、中性子が主な成分の天体である。密度は太陽の密度の1014倍以上もあるとされている。具体的な数値で表すと1cm3当たりで10億tとその桁外れに大きい密度のため、中性子星表面での重力は地球の重力の2×1011倍もの大きさがあり、脱出速度は光速の1/3に達する。中性子星は大質量の恒星の超新星爆発によってその中心核から作られるが、中性子星として存在できる質量にはトルマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ限界と呼ばれる上限値があり、それを超えるとブラックホールとなる。




50: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 09:33:23.76 ID:BTJJLWMD

>>48
あるかも知れんが発見されてない
同じ電荷を持つ陽子や電子だけの星が存在できるのか疑問だけど


51: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 10:09:42.28 ID:2qWJuwix

>>48
陽子は知らんが電子のみってのは無理だろう
中性子星で中性子の塊が安定に存在できるのは、太陽クラスの膨大な質量が狭い範囲に押し込まれてるせい
仮に電子を寄せ集めて塊にしようとしても、電子同士の反発力に打ち勝てるだけの重力を生み出せるほど
電子を寄せ集めること自体がまずできないと思うよ


52: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 10:33:11.80 ID:NdMAQ8IM

>>51
中性子星の中性子ってベータ壊変して陽子と電子と反電子ニュートリノにならないの?


55: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 11:26:01.43 ID:rw0XeqlH

>>48
もともとの陽子と中性子が混合した巨大な1個の原子核とみなせるくらいの(電子軌道より内側に入る)高密度状態。
そこで陽子が電子捕獲して中性子に転換するから中性子星ができる。
ここまでは恒星の末期のシミュレーションから、存在が予測できる。

陽子だけ、電子だけだと、まずは原子をプラズマ化して陽子と電子と中性子を分離しなきゃならんから、作ろうとすれば
可能性はあるかも知れないけど(もちろん今現在の技術では不可能)、自然界に存在はしていないと思われ。

あと、「あっても良い」って言葉は非常に解釈の幅が広い言葉でな。

自然界にまったく存在しない
自然界にマレに存在する
実験室レベルで作り出す事が理論的には可能だが、現在の技術では不可能
実験室レベルで作り出す事が理論的には可能で、現在の技術でも可能だが、やった人がいないので不明
実験室レベルで作り出す事ができる

とか、ちょっと考えただけで色々にとれる。


49: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 09:33:19.95 ID:J4s/83c4

白色矮星とかおもしろそう
重力で高密度に圧縮されている星なわけで

白色矮星を破壊すればすごい物質が見つかるんじゃね
300px-1e7m_comparison_Uranus_Neptune_Sirius_B_Earth_Venus.png

白色矮星 - Wikipedia
白色矮星(はくしょくわいせい、white dwarf stars)は、恒星が進化の終末期にとりうる形態の一つ。質量は太陽と同程度から数分の1程度と大きいが、直径は地球と同程度かやや大きいくらいに縮小しており、非常に高密度の天体である。
シリウスの伴星(シリウスB)やヴァン・マーネン星など、数百個が知られている。太陽近辺の褐色矮星より質量が大きい天体のうち、4分の1が白色矮星に占められていると考えられている[1]。




51: 名無しのひみつ 2012/07/10(火) 10:09:42.28 ID:2qWJuwix

>>49
高熱でプラズマ化してる気もするが


58: 名無しのひみつ 2012/07/11(水) 01:07:50.25 ID:1pBjP/35

100京年後には全ての銀河がブラックホールに飲み込まれ、
大統一理論によると、陽子の寿命は1溝年くらいらしいから
いずれ全ての物質は無くなる運命らしいな
なんの為に物質は存在してるんだ

大統一理論 - Wikipedia
大統一理論(だいとういつりろん)(英: grand unification theory あるいは grand unified theory、GUT)とは電磁相互作用と弱い相互作用は電弱統一理論としてシェルドン・グラショウ、スティーヴン・ワインバーグ、アブドゥス・サラムにより完成されている。現在、一定の成功をおさめている標準模型は、ゲージ群 Gs=SU(3)×SU(2)×U(1) に対するゲージ理論であり、大統一理論は基本的にこのゲージ群を含む更に大きなゲージ群に対するゲージ理論である。






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