放射性同位元素の半減期について

質問

同じ元素でも中性子の数にバリエーションがあって、放射性同位元素の場合それぞれ半減期が異なりますよね。
wikipediaでセシウムについて調べてみるとセシウム137は約30年、134は2年、135は230万年だそうですね。
さまざまな元素の放射性同位体について半減期がわかっていますが、
半減期が特定の時間に決まる原因はわかっているのでしょうか。
つまり、セシウム137はなぜ30年なのか、134はなぜ２年なのか、135はなぜ230万年なのかということです。
その法則みたいなものがあればぜひ知りたいです。

回答No.4

Tann3

前の皆さんのお答の通り、原子核の放射性崩壊（壊変）のメカニズムは、解明されていないようです。

　原子核の放射性崩壊は、なかなか不思議な現象ですね。
　放射性同位体の原子核数を　Ｎ　とすると、その時間当たりの崩壊数は

　　　　ｄＮ／ｄｔ　＝　－λＮ

ここで、λは「崩壊定数」（または「壊変定数」）で、

　　　　λ　＝　（半減期）／ｌｎ２　＝　（半減期）／0.693

です。

　つまり、一つの原子核で見ると、時間に依存しない一定の確率で崩壊し、いつ崩壊するのかを予測することはできません。

（参考：半減期）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B%E6%9C%9F

　統計的にランダムに発生する事象であれば、平均値　Ｔ　、標準偏差　σ　に対して

　　　　Ｔ　±　σ　の範囲内に、６８％が入る
　　　　Ｔ　±　３σ　の範囲内に、99.7％が入る

ということですから、ほとんどの事象は　（Ｔ－３σ）～（Ｔ＋３σ）に起こりそうと予測ができます。

（参考：正規分布）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%A3%E8%A6%8F%E5%88%86%E5%B8%83

　また、「人の平均寿命は85歳」といえば、まあ自分自身は80～９０歳程度まで生きられそう、と予想できます。
　原子核の放射性崩壊に何らかのメカニズムがあるとすると、こんな感じで起こりそうな気がしませんか？

　「半減期」というのは、それとはまったく違うものですね。
　半減期30年の放射性同位体は、「20～30年の間に崩壊するものが多い」ということとはまったく違いますよね。
　放射性同位体は、1個の原子核で見れば「現時点から数億年後まで（更にその先まで）、ずっと一定の確率λで崩壊しうる」ということです。

　この性質を利用した物理学の「お話」に、「シュレディンガーの猫」というのがありますね。
　　　　↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC%E3%81%AE%E7%8C%AB

　一つの放射性同位体について、こんな状況です。
　他の放射性同位体は、全く異なる半減期を持ちます。

　どういうメカニズムなのか、知りたいものですね。

回答No.3

noel_lapin

原子核のマジックナンバーが「法則みたいなもの」でしょうかねぇ？

電子を放出するベータ崩壊は、原子核近くに電子があると電子が出にくく、崩壊しづらくなります。
原子のまわりから電子をはぎ取って(ストリップ)、原子核をむき出しの状態にすると、ベータ崩壊の半減期が短くなることが理論的にわかっています。半減期がどのくらい短くなるかを計算できます。ただし、計算結果が実験でどこまで検証されているのか不明です。

回答No.2

doc_somday

＃１のお答えと同じですが、分かっていません。
ただし「知ることが出来ない」という証明はされていないので、少数の「野心的過ぎる」原子物理学者は研究を続けています。
いまだに半世紀以上前の「液滴モデル」より分かり易い理論が無い状況なのでかなり大変そうです。
この問題より「宇宙の起源」「大統一理論」の方が簡単そうです。

一方、特定の放射性同位元素一つが「いつ」崩壊するのかという問題の方は、「多分、量子論的に絶対知ることが出来ない」という見方が現在一般的で、研究している方は最初の問題の研究者のさらに百分の一以下、「ほとんど居ない」状態で、「思いついたら試してみる」天才的な研究者が世界で数人居るかどうかです。

回答No.1

Tacosan

解明されていません.