kernovergangen

Kernovergangen zijn processen waarin een atoomkern van een aangeslagen energietoestand terugvalt naar een lagere toestand of naar het grondtoestand. Het terugvallen gaat gepaard met de afgifte van overschotenergie, meestal in de vorm van een foton (gamma-straling). Daarnaast kan de energie ook overgedragen worden aan een elektron in de schil (interne omzetting), of bij voldoende energie aan een elektron-positronpaar (intern paircreatie). De energie van de uitgezonden gamma of van de verzonden elektronen bepaalt de karakteristieke strings in spectroscopie van de kern.

De belangrijkste mechanismen zijn gamma-emissie en interne omzetting. Bij gamma-emissie verlaat een foton de kern, terwijl bij interne omzetting de kernenergie wordt overgedragen aan een bindende elektron, dat vervolgens uit het atoom wordt verwijderd. De verhouding tussen deze twee kan uitgedrukt worden met de interne omzettingscoëfficiënt alpha, waarbij alpha de kans op omzetting ten opzichte van gamma-emissie aangeeft. Het voorkomen van paircreatie vereist een overgangsenergie boven 1,022 MeV.

Kernovergangen worden gekarakteriseerd door de veranderende hoeveelheid van trek (ΔJ) en de verandering in pariteit. De overgang kan een of meer multipolariteiten hebben, zoals elektrische dipool (E1), magnetische dipool (M1), elektrische quadrupool (E2) enzovoort. E0-overgangen (0+ naar 0+) bestaan meestal niet als gamma-overgangen en verlopen via omzetting of paircreatie. De overgangsprobabiliteit wordt beschreven door B(EL) of B(ML) waarden en, voor ruwe schattingen, door Weisskopf-estimates.

Kernovergangen spelen een centrale rol in kernspectroscopie en in het bestuderen van kernstructuren en decayschema’s. Ze vormen ook de basis voor toepassingen in geneeskunde, industrieel stralingsonderzoek en milieumonitoring.