壊変とは？ わかりやすく解説

「核崩壊」はこの項目へ転送されています。細胞核の崩壊については「核崩壊 (生物学)」をご覧ください。

放射性崩壊（ほうしゃせいほうかい、英: radioactive decay）または放射性壊変（ほうしゃせいかいへん）、あるいは放射壊変（ほうしゃかいへん）とは、構成の不安定性を持つ原子核が放射線（α線、β線、γ線）を出すことにより他の安定な原子核に変化する現象の事^{[注 1]}。放射性物質が放射線を出す原因はこの放射性崩壊である。

概要

原子核は＋電荷を持つ陽子と電荷を持たない中性子で構成されており、これら陽子と中性子を総称として核子と呼ぶ。原子核の核子と核子はごく近い距離では引力が働き核子同士を結びつけるが、陽子同士の間には電磁気力として長距離的な斥力が働いているため、陽子と中性子のバランスによっては原子核は不安定性を抱えてしまう。原子は、その原子核の不安定性を解消するため放射性崩壊（英: radioactive decay）という原子核の崩壊現象を起こして安定な構成の原子に変化する。なお、放射性崩壊に際しては放射線が放出される。

放射性の原子が安定した原子に変化するためにとる崩壊で最もよく見られるのはベータ崩壊である^{[注 2]}。 しかしながら、ベータ崩壊は原子核の核子の数を変化させないため、核子の数が多すぎるために原子核が不安定となっている場合はベータ崩壊だけでは安定にはなれず、2個の陽子と2個の中性子からなるヘリウム原子核 ⁴He （アルファ粒子）を放出する崩壊であるアルファ崩壊で安定になろうとする^[2]。

種類

アルファ崩壊（α 崩壊）

原子核がヘリウム原子核を放出する放射性崩壊を言う。放出されるヘリウム原子核をアルファ線（α 線）と呼ぶ。ヘリウム原子核は陽子2個と中性子2個からなるため、放出を行った原子は、もともとの陽子の数と中性子の数がそれぞれ2個減った原子に変化する。

核分裂反応の1つとして認識されることもある（例:²²⁶Ra→²²²Rn）。発生メカニズムは量子力学としてはトンネル効果として説明される^[3]。これは量子力学における基本的な問題の井戸型ポテンシャルの問題である。

ベータ崩壊（β 崩壊）

原子核の核子（陽子または中性子）が他の核子に変化する放射性崩壊の総称を言う。主に、原子核の中性子が陽子に変化する崩壊（β^-崩壊）を指す。この β^- 崩壊においては電子が放出されるが、この放出される電子のことをベータ線（β 線）と呼ぶ。

ベータ崩壊の種類

ベータ崩壊の種類としては大別して、

1. 中性子が陽子に変化するもの、β^-崩壊（陰電子崩壊）

   この崩壊では原子核が自発的に電子 e^- を放出し、1個の中性子 n が陽子 p⁺ に変換される。この過程は

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