Techniklexikon

isomere Kerne

Isomere, Atomkerne in einem angeregten Kernzustand mit langer Lebensdauer. Isomere treten als Hochspinzustände im Bereich von Neutronen- bzw. Protonenzahlen N und Z zwischen 39 und 49, 65 und 81, sowie 101 und 125 im Einklang mit dem Schalenmodell auf. Der Zerfall über einen g-Übergang in den Grundzustand oder durch a- oder b-Zerfall ist durch hohen Drehimpulsübertrag bei gleichzeitig kleiner Energiedifferenz behindert, so dass es zu langen Halbwertszeiten von Minuten bis zu Jahren kommen kann, während angeregte Kernzustände normalerweise Lebensdauern von Nanosekunden oder kürzer aufweisen. Das langlebigste Isomer ist ^m180Ta. Der Index m bezeichnet den isomeren Zustand bei 75,3 keV mit einer Halbwertszeit von mehr als 1,2×10¹⁵ Jahren. Das erste Isomer wurde 1921 von O. Hahn durch den Nachweis entdeckt, dass das Tochternuklid von ²³⁴Th mit zwei verschiedenen Halbwertszeiten in den Tochterkern ²³⁴U zerfällt, und zwar über den isomeren Zustand ^m234Pa (t_1/2 = 1,17 min) und den Grundzustand ²³⁴Pa (t_1/2 = 6,7 h). Beispiele für stabile Kerne mit isomeren Zuständen sind ^m110Ag (t_1/2 = 253 d) oder ^m201Pb (t_1/2 = 61 s).