イラスト

Yrast（ / ˈ ɪr æ s t / IRR -ast、スウェーデン語: [ˈy̌ːrast] ）は、原子核物理学の専門用語で、与えられた角運動量に対してエネルギーが最小（最も励起されていない）の状態を指す。Yrは英語のwhirlと同じ語源を持つスウェーデン語の形容詞である。Yrastはyrの最上級で、最も渦巻くと翻訳できるが、文字通りには「最もめまいがする」または「最も当惑した」を意味する。yrastレベルは、中心から外れた重イオン衝突などの高スピン状態をもたらす反応を理解する上で重要である。 ^[1]

Yrare はyrの比較級であり、特定の角運動量の 2 番目にエネルギーの低い状態を指すために使用されます。

不安定な原子核は、中性子、陽子、アルファ粒子、またはその他の破片を放出したり、ガンマ線を放出したり、ベータ崩壊を起こしたりするなど、いくつかの異なる方法で崩壊する可能性があります。これらのプロセスに関連する基本的な相互作用の相対的な強さ（それぞれ、強い相互作用、電磁気的相互作用、および弱い相互作用）のため、それらは通常、この順序で頻度とともに発生します。理論的には、原子核が中性子を放出できたとしてもガンマ線を放出する確率は非常に低く、他の 2 つの経路の両方が非常に起こりそうにない限り、ベータ崩壊はめったに発生しません。

しかし、場合によっては、このモデルに基づく予測では、ガンマ線の形で放出されるエネルギーの総量が過小評価されることがあります。つまり、原子核は中性子を放出するのに十分なエネルギーを持っているように見えますが、代わりにガンマ線放出によって崩壊します。この矛盾は、原子核の角運動量のエネルギーによって発見され、^{[2]特定のシステムの}イラストレベルの文書化と計算は、このような状況を分析するために使用できます。

原子核の角運動量に蓄えられたエネルギーは、アルファ粒子などの予想よりも大きな粒子の放出にも関係している。アルファ粒子は単一の核子よりも角運動量を効率的に運び去ることができるからである。しかし、これがアルファ粒子が優先的に放出される唯一の理由ではない。もう1つの理由は、アルファ粒子（He-4原子核）がそれ自体エネルギー的に非常に安定しているということである。^[3]

時には、2つのイラスト状態の間に大きなギャップがあることがあります。たとえば、原子核⁹⁵ Pdには、最低の19/2、17/2、15/2状態の下にある21/2状態があります。この状態は、強い粒子崩壊を起こすのに十分なエネルギーがなく、スピンの差が大きいため、21/2状態からその下の13/2状態へのガンマ崩壊は非常に起こりにくいです。より起こりやすい崩壊オプションはベータ崩壊で、これは14秒という異常に長い半減期を持つ異性体を形成します。^[4]

例外的な例として、タンタル 180の J=9 状態が挙げられます。これは基底状態よりわずか 77 keV 高い、非常に低いイラスト状態です。基底状態は J=1 であり、ガンマ崩壊が起こるにはギャップが大きすぎます。アルファ崩壊とベータ崩壊も抑制され、非常に強いため、結果として生じる異性体であるタンタル 180m は実用上実質的に安定しており、崩壊が観測されたことはありません。タンタル 180m は、現在観測的に安定していることが知られている唯一のイラスト異性体です。

一部の超重元素（コペルニシウム-285など）には、半減期が数分単位の長寿命異性体があります。これらはイラストかもしれませんが、これらの核種の正確な角運動量とエネルギーを決定することは難しいことがよくあります。