Dosimétrie des rayonnements

La émission de proton est un type rare de désintégration radioactive de noyaux contenant des protons en excès , dans lequel un proton est simplement éjecté du noyau . Cet article décrit principalement l’émission spontanée de protons (désintégration de protons) et ne décrit pas la désintégration d’un proton libre. Notez que, un proton libre (un proton non lié aux nucléons ou aux électrons) est une particule stable qui n’a pas été observée à se décomposer spontanément en d’autres particules.

Voir aussi: Stabilité du proton

L’émission de protons se produit dans les nucléides les plus riches en protons / déficients en neutrons (émission rapide de protons), ainsi que dans les états excités de haute altitude d’un noyau après une désintégration bêta positive . De même que pour l’ émission de neutrons , le taux d’émission de ces neutrons après une désintégration bêta positive est principalement régi par la désintégration bêta, donc cette émission est connue comme l’ émission de protons retardée bêta.

Le mécanisme du processus de désintégration est très similaire à la désintégration alpha . La désintégration du proton est également un processus de tunneling quantique . Pour être émis, le proton doit pénétrer une barrière de potentiel. Pour qu’un proton s’échappe d’un noyau, l’énergie de séparation des protons doit être négative – le proton est donc non lié et sort du noyau en tunnel dans un temps fini. Certains noyaux se désintègrent par double émission de protons, comme le ⁴⁵ Fe.

Si un noyau se désintègre via l’émission de protons, les nombres atomiques et de masse changent d’un et un noyau fille devient un élément différent. Les noyaux qui peuvent se désintégrer par ce mode sont décrits comme se trouvant très au-dessus de la ligne d’égouttement des neutrons. L’émission de protons n’est pas observée dans les isotopes naturels. Les isotopes radioactifs du proton peuvent être produits par des réactions nucléaires, généralement à l’aide d’accélérateurs de particules.

La émission de neutron est un type de désintégration radioactive de noyaux contenant des neutrons en excès (en particulier des produits de fission), dans lequel un neutron est simplement éjecté du noyau. Ce type de rayonnement joue un rôle clé dans le contrôle des réacteurs nucléaires , car ces neutrons sont des neutrons retardés . À cet endroit, nous devons distinguer:

• Emission spontanée de neutrons . L’émission spontanée de neutrons est un mode de désintégration radioactif dans lequel un ou plusieurs neutrons sont éjectés d’un noyau.
• Désintégration du neutron libre . Contrairement à un neutron borné, le neutron libre est sujet à une désintégration radioactive bêta (avec une demi-vie d’environ 611 secondes). Il se désintègre en un proton, un électron et un antineutrino (l’équivalent antimatière du neutrino, une particule sans charge et avec peu ou pas de masse).
• Emission de neutrons induite . Parmi les réactions nucléaires, on trouve également des réactions dans lesquelles un neutron est éjecté du noyau et elles peuvent être appelées réactions d’émission de neutrons . Ces réactions nucléaires sont par exemple:
  • Réactions de diffusion
  • Fission nucléaire
  • Émission de photoneutrons
  • Autres réactions nucléaires (par exemple, réactions (alpha, n))

Cet article décrit principalement l’émission spontanée de neutrons (désintégration rapide des neutrons). Ce mode de désintégration se produit uniquement dans les nucléides les plus riches en neutrons / déficients en protons (désintégration rapide des neutrons), ainsi que dans les états excités d’autres nucléides comme dans l’émission de photoneutrons et l’émission de neutrons retardés bêta. Comme on peut le voir, si un noyau se désintègre par émission de neutrons, le numéro atomique reste le même, mais la fille devient un isotope différent du même élément. Les noyaux qui peuvent se désintégrer par ce mode sont décrits comme se trouvant au-delà de la ligne d’égouttement des neutrons. Deux exemples d’isotopes qui émettent des neutrons sont le béryllium 13 (se désintégrant en béryllium 12 avec une durée de vie moyenne de 2,7 × 10 ⁻²¹ s) et l’hélium-5 (hélium-4, 7 × 10 ⁻²² s).

Émission de neutrons bêta-retardés – Neutrons retardés

L’émission de neutrons se produit généralement à partir de noyaux qui sont dans un état excité, comme le ⁸⁷ Kr * excité produit à partir de la désintégration bêta de ⁸⁷ Br. Cet isotope a une demi-vie de 55,6 secondes . Il subit une désintégration bêta négative à travers ses deux branches principales avec une émission de particules bêta de 2,6 MeV et 8 MeV . Cette désintégration conduit à la formation de ⁸⁷ Kr * et le noyau ⁸⁷ Kr * se désintègre ensuite via deux désintégrations bêta successives en l’isotope stable ⁸⁷ Sr. Mais il existe également une façon possible pour le noyau ⁸⁷ Br de se désintégrer bêta. Le noyau ⁸⁷ Br peut se désintégrer en bêta dans un état excité du ⁸⁷Noyau Kr * à une énergie de 5,5 MeV, ce qui est supérieur à l’énergie de liaison d’un neutron dans le noyau ⁸⁷ Kr. Dans ce cas, le noyau ⁸⁷ Kr * peut subir (avec une probabilité de 2,5%) une émission de neutrons conduisant à la formation de ⁸⁶ stablesIsotope Kr. Le processus d’émission de neutrons lui-même est contrôlé par la force nucléaire et est donc extrêmement rapide, parfois appelé «presque instantané». L’éjection du neutron peut être le produit du mouvement de nombreux nucléons, mais elle est finalement médiée par l’action répulsive de la force nucléaire qui existe à des distances extrêmement courtes entre les nucléons. La durée de vie d’un neutron éjecté à l’intérieur du noyau avant son émission est généralement comparable au temps de vol d’un neutron typique avant qu’il ne quitte le petit «puits de potentiel» nucléaire, soit environ 10 à ²³ secondes. Comme on peut le voir, le taux d’émission de ces neutrons est principalement régi par la désintégration bêta, donc cette émission est connue sous le nom d’ émission de neutrons à retard bêta et est responsable de la production de neutrons retardés dans les réacteurs nucléaires.

Alors que la plupart des neutrons produits dans la fission sont des neutrons rapides, les neutrons retardés sont importants dans la commande du réacteur. En fait, la présence de neutrons retardés est peut-être l’ aspect le plus important du processus de fission du point de vue du contrôle du réacteur.

Voir aussi: Précurseurs de neutrons retardés

La conversion interne est un processus électromagnétique, par lequel un état nucléaire excité se désintègre par l’ émission directe de l’un de ses électrons atomiques . La conversion interne entre en compétition avec l’émission gamma , mais dans ce cas, les champs électromagnétiques multipolaires du noyau n’entraînent pas l’émission d’un rayon gamma, mais les champs interagissent directement avec les électrons atomiques.

Coefficient de conversion interne

Le coefficient de conversion interne (ICC), α , caractérise la compétition entre la conversion interne et l’émission de rayons gamma. Dans certains cas, la conversion interne est préférée à la décroissance gamma. Dans d’autres, cela peut être complètement négligeable. Le coefficient de conversion interne est défini comme le rapport entre le nombre de désintégrations de conversion interne et le nombre de désintégrations gamma. Cet ICC est défini pour chaque coquille d’électrons (c’est-à-dire les coquilles K, L et M, etc.), de sorte que le rapport total, α _total , est la somme des ICC pour chaque coquille comme:

α _total = α _K + α _L + α _M = nombre de CI / nombre de désintégrations gamma

Par exemple, dans la désintégration de l’état excité à 35 keV de ¹²⁵ Te (qui est produit par la désintégration de 125I), 7% des désintégrations émettent des rayons gamma, tandis que 93% émettent une conversion d’électrons. Par conséquent, un coefficient de conversion interne de cet état excité ( ¹²⁵ Te) est ICC = 93/7 = 13,3.

En utilisant le calculateur de coefficient de conversion interne bande-Raman, les ICC peuvent être calculés en utilisant les principes de la physique atomique car cela dépend principalement de la densité des électrons atomiques au centre du noyau. Pour augmenter le nombre atomique (Z) et diminuer l’énergie des rayons gamma, les coefficients de conversion internes augmentent.

La conversion interne est un processus électromagnétique, par lequel un état nucléaire excité se désintègre par l’ émission directe de l’un de ses électrons atomiques . Notez que les électrons de haute énergie résultant de la conversion interne ne sont pas appelés particules bêta, car ces dernières proviennent de la désintégration bêta, où elles sont nouvellement créées dans le processus de désintégration nucléaire. Ces électrons sont appelés électrons de conversion interne .

L’ énergie de l’ électron de conversion interne (ICE) est l’énergie de _transition , _transition E , moins l’énergie de liaison de l’électron orbital, E _b.e. , comme:

Par exemple, ²⁰³ Hg est un nucléide radioactif bêta, qui produit un spectre bêta continu avec une énergie maximale de 214 keV. Cette décroissance produit un état excité du noyau fille ²⁰³ Tl, qui se désintègre ensuite très rapidement (~ 10 ^-10 s) jusqu’à son état fondamental en émettant un rayon gamma d’énergie de 279,2 keV ou un électron de conversion interne . Si nous analysons un spectre de particules bêta, nous pouvons voir le spectre continu typique de particules bêta ainsi que des pics étroits à des énergies spécifiques . Ces pics sont produits par des électrons de conversion interne (ICE). Depuis l’ énergie de liaison des électrons K en ²⁰³Tl s’élève à 85,5 keV, la ligne K a une énergie de:

T _e (K) = 279,2 – 85,5 = 194 keV

En raison des énergies de liaison moindres, les lignes L et M ont des énergies plus élevées. Étant donné que le processus de conversion interne peut interagir avec l’un des électrons orbitaux, le résultat est un spectre d’électrons de conversion interne qui sera considéré comme superposé au spectre d’énergie électronique de l’émission bêta. Ces intensités relatives de ces pics ICE peuvent fournir des informations sur le caractère électrique multipolaire du noyau et sur le processus de décroissance.

Référence spéciale: Kenneth S. Krane. Introduction à la physique nucléaire, 3e édition, Wiley, 1987, ISBN 978-0471805533

Théorie de la conversion interne

La conversion interne est un processus électromagnétique, par lequel un état nucléaire excité se désintègre par l’ émission directe de l’un de ses électrons atomiques . La conversion interne entre en compétition avec l’émission gamma , mais dans ce cas, les champs électromagnétiques multipolaires du noyau n’entraînent pas l’émission d’un rayon gamma, mais les champs interagissent directement avec les électrons atomiques. Contrairement à la désintégration bêta , qui est régie par une force faible , l’ électron est émis par l’atome radioactif, mais pas par le noyau. Pour cette raison, la conversion interne est possible chaque fois que la désintégration gamma est possible, sauf dans le cas où l’atome est entièrement ionisé.

Dans le modèle mécanique quantique de l’électron, il y a une probabilité finie de trouver l’électron dans le noyau. Pendant le processus de conversion interne, la fonction d’onde de l’électron de la coque K (électron de la coque interne) devrait pénétrer le volume du noyau atomique. À noter que les rayons nucléaires typiques sont de l’ordre de 10 à ¹⁴ m. Dans ce cas, l’électron peut se coupler à un noyau excité et prendre directement l’énergie de la transition nucléaire, sans rayon gamma intermédiaire . Par conséquent, la plupart des électrons de conversion internes(ICE) proviennent de la coque K, car ces électrons ont la plus forte probabilité d’être dans le noyau. Cependant, les états s dans les obus L, M et N peuvent également se coupler aux champs nucléaires et provoquer des éjections de glace de ces obus.

L’énergie de l’électron de conversion interne (ICE) est l’énergie de _transition , _transition E , moins l’énergie de liaison de l’électron orbital, E _b.e. , comme:

Par exemple, ²⁰³ Hg est un nucléide radioactif bêta, qui produit un spectre bêta continu avec une énergie maximale de 214 keV. Cette décroissance produit un état excité du noyau fille ²⁰³ Tl, qui se désintègre ensuite très rapidement (~ 10 ^-10 s) jusqu’à son état fondamental en émettant un rayon gamma d’énergie de 279,2 keV ou un électron de conversion interne . Si nous analysons un spectre de particules bêta, nous pouvons voir le spectre continu typique de particules bêta ainsi que des pics étroits à des énergies spécifiques . Ces pics sont produits par des électrons de conversion interne (ICE). Depuis l’ énergie de liaison des électrons K en ²⁰³Tl s’élève à 85,5 keV, la ligne K a une énergie de:

T _e (K) = 279,2 – 85,5 = 194 keV

En raison des énergies de liaison moindres, les lignes L et M ont des énergies plus élevées. Étant donné que le processus de conversion interne peut interagir avec l’un des électrons orbitaux, le résultat est un spectre d’électrons de conversion interne qui sera considéré comme superposé au spectre d’énergie électronique de l’émission bêta. Ces intensités relatives de ces pics ICE peuvent fournir des informations sur le caractère électrique multipolaire du noyau et sur le processus de décroissance.

Référence spéciale: Kenneth S. Krane. Introduction à la physique nucléaire, 3e édition, Wiley, 1987, ISBN 978-0471805533

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Cet article est basé sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la à l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous apprécions votre aide, nous mettrons à jour la traduction le plus rapidement possible. Merci

Conversion interne

La conversion interne est un processus électromagnétique, par lequel un état nucléaire excité se désintègre par l’ émission directe de l’un de ses électrons atomiques . La conversion interne entre en compétition avec l’émission gamma , mais dans ce cas, les champs électromagnétiques multipolaires du noyau n’entraînent pas l’émission d’un rayon gamma, mais les champs interagissent directement avec les électrons atomiques. Contrairement à la désintégration bêta , qui est régie par une force faible , l’ électron est émis par l’atome radioactif, mais pas par le noyau. Pour cette raison, la conversion interne est possible chaque fois que la désintégration gamma est possible, sauf dans le cas où l’atome est entièrement ionisé.

Notez que les électrons de haute énergie résultant de la conversion interne ne sont pas appelés particules bêta, car ces dernières proviennent de la désintégration bêta, où elles sont nouvellement créées dans le processus de désintégration nucléaire.

Comme on peut le voir, si un noyau se désintègre par conversion interne , les nombres atomiques et de masse du noyau fille restent les mêmes, mais le noyau fille formera un état énergétique différent du même élément. Ceci est très similaire à la désintégration gamma, mais dans ce cas, il n’y a pas de rayon gamma émis par un noyau excité.

Étant donné que le processus laisse une vacance dans le niveau d’énergie électronique d’où provient l’électron, les électrons externes de l’atome descendent pour remplir les niveaux atomiques inférieurs, et un ou plusieurs rayons X caractéristiques sont généralement émis. Parfois, les rayons X peuvent interagir avec un autre électron orbital, qui peut être éjecté de l’atome. Ce deuxième électron éjecté est appelé électron Auger . C’est très similaire à la capture d’électrons , mais en cas de capture d’électrons, un noyau change de numéro atomique. En conséquence, l’atome émet ainsi un électron primaire de haute énergie, des rayons X caractéristiques ou un électron Auger secondaire, dont aucun ne provient de ce noyau.

Théorie de la conversion interne

Dans le modèle mécanique quantique de l’électron, il y a une probabilité finie de trouver l’électron dans le noyau. Pendant le processus de conversion interne, la fonction d’onde de l’électron de la coque K (électron de la coque interne) devrait pénétrer le volume du noyau atomique. À noter que les rayons nucléaires typiques sont de l’ordre de 10 à ¹⁴ m. Dans ce cas, l’électron peut se coupler à un noyau excité et prendre directement l’énergie de la transition nucléaire, sans rayon gamma intermédiaire . Par conséquent, la plupart des électrons de conversion internes(ICE) proviennent de la coque K, car ces électrons ont la plus forte probabilité d’être dans le noyau. Cependant, les états s dans les obus L, M et N peuvent également se coupler aux champs nucléaires et provoquer des éjections de glace de ces obus.

L’énergie de l’électron de conversion interne (ICE) est l’énergie de _transition , _transition E , moins l’énergie de liaison de l’électron orbital, E _b.e. , comme:

Par exemple, ²⁰³ Hg est un nucléide radioactif bêta, qui produit un spectre bêta continu avec une énergie maximale de 214 keV. Cette décroissance produit un état excité du noyau fille ²⁰³ Tl, qui se désintègre ensuite très rapidement (~ 10 ^-10 s) jusqu’à son état fondamental en émettant un rayon gamma d’énergie de 279,2 keV ou un électron de conversion interne . Si nous analysons un spectre de particules bêta, nous pouvons voir le spectre continu typique de particules bêta ainsi que des pics étroits à des énergies spécifiques . Ces pics sont produits par des électrons de conversion interne (ICE). Depuis l’ énergie de liaison des électrons K en ²⁰³Tl s’élève à 85,5 keV, la ligne K a une énergie de:

T _e (K) = 279,2 – 85,5 = 194 keV

En raison des énergies de liaison moindres, les lignes L et M ont des énergies plus élevées. Étant donné que le processus de conversion interne peut interagir avec n’importe lequel des électrons orbitaux, le résultat est un spectre d’électrons de conversion interne qui sera vu comme superposé au spectre d’énergie électronique de l’émission bêta. Ces intensités relatives de ces pics ICE peuvent donner des informations sur le caractère électrique multipolaire du noyau et sur le processus de désintégration.

Référence spéciale: Kenneth S. Krane. Introduction à la physique nucléaire, 3e édition, Wiley, 1987, ISBN 978-0471805533

 Coefficient de conversion interne

Le coefficient de conversion interne (ICC), α , caractérise la compétition entre la conversion interne et l’émission de rayons gamma. Dans certains cas, la conversion interne est préférée à la décroissance gamma. Dans d’autres, cela peut être complètement négligeable. Le coefficient de conversion interne est défini comme le rapport du nombre de désintégrations de conversion interne au nombre de désintégrations gamma. Cet ICC est défini pour chaque enveloppe d’électrons (c’est-à-dire les enveloppes K, L et M, etc.), de sorte que le rapport total, α _total , est la somme des ICC pour chaque enveloppe comme:

α _total = α _K + α _L + α _M = nombre de CI / nombre de désintégrations gamma

Par exemple, dans la désintégration de l’état excité à 35 keV de ¹²⁵ Te (qui est produit par la désintégration de 125I), 7% des désintégrations émettent des rayons gamma, tandis que 93% émettent une conversion d’électrons. Par conséquent, un coefficient de conversion interne de cet état excité ( ¹²⁵ Te) est ICC = 93/7 = 13,3.

En utilisant le calculateur de coefficient de conversion interne bande-Raman, les ICC peuvent être calculés en utilisant les principes de la physique atomique car il dépend principalement de la densité des électrons atomiques au centre du noyau. Pour augmenter le nombre atomique (Z) et diminuer l’énergie des rayons gamma, les coefficients de conversion internes augmentent.

La désintégration gamma ou la désintégration γ représente la désintégration d’un noyau parent à une fille par l’émission de rayons gamma (photons à haute énergie). Cette transition ( désintégration γ ) peut être caractérisée comme:

Comme on peut le voir, si un noyau émet un rayon gamma, les nombres atomiques et de masse du noyau fille restent les mêmes, mais le noyau fille formera un état d’énergie différent du même élément. Il convient de noter que les nucléides ayant un nombre de protons et un nombre de masses égaux (ce qui en fait par définition le même isotope), mais dans un état d’énergie différent, sont appelés isomères nucléaires. Nous indiquons généralement les isomères avec un exposant m, donc: ^241m Am ou ^110m Ag.

Transition isomérique

Dans certains cas, l’état nucléaire excité qui suit l’émission d’une particule bêta ou un autre type d’excitation, est capable de rester dans un état métastable pendant une longue période (heures, jours et parfois beaucoup plus) avant de subir une décroissance gamma, dans laquelle ils émettre un rayon gamma. Ces noyaux excités à longue durée de vie sont appelés états isomères (ou isomères ) et leurs désintégrations sont appelées transitions isomères . Le processus de transition isomérique est donc similaire à toute émission gamma, mais diffère en ce qu’il implique le ou les états excités métastables intermédiaires des noyaux.

Les noyaux métastables sont souvent caractérisés par un spin nucléaire élevé, nécessitant un changement de spin de plusieurs unités ou plus avec décroissance gamma, au lieu d’une transition d’unité unique qui se produit en seulement ^10-12 secondes. Le taux de désintégration gamma est également ralenti lorsque l’énergie d’excitation du noyau est faible. Un exemple est la désintégration de l’isomère ou de l’état métastable du protactinium:

Les noyaux extrêmement instables qui se désintègrent dès qu’ils se forment dans des réactions nucléaires (demi-vie inférieure à 10 ^-11 s) ne sont généralement pas classés comme isomères nucléaires. Les transitions isomères doivent se produire par des transitions multipolaires d’ordre supérieur (contrairement à l’émission gamma qui se produit par rayonnement dipolaire) qui se produisent sur une plus longue échelle de temps.

La désintégration gamma ou la désintégration γ représente la désintégration d’un noyau parent à une fille par l’émission de rayons gamma (photons à haute énergie). Cette transition ( désintégration γ ) peut être caractérisée comme:

Comme on peut le voir, si un noyau émet un rayon gamma, les nombres atomiques et de masse du noyau fille restent les mêmes, mais le noyau fille formera un état d’énergie différent du même élément. Il convient de noter que les nucléides ayant un nombre de protons et un nombre de masses égaux (ce qui en fait par définition le même isotope), mais dans un état d’énergie différent, sont appelés isomères nucléaires. Nous indiquons généralement les isomères avec un exposant m, donc: ^241m Am ou ^110m Ag.

Dans la plupart des sources de laboratoire pratiques, les états nucléaires excités sont créés lors de la désintégration d’un radionucléide parent, par conséquent, une désintégration gamma accompagne généralement d’ autres formes de désintégration , comme la désintégration alpha ou bêta. Typiquement, après une désintégration bêta (transition isobare), les noyaux contiennent généralement trop d’énergie pour être dans leur état final stable ou fille.

Les rayons gamma sont des photons de haute énergie avec des longueurs d’onde très courtes et donc des fréquences très élevées. Les rayons gamma de la désintégration radioactive sont dans la gamme d’énergie de quelques keV à ~ 8 MeV, correspondant aux niveaux d’énergie typiques dans les noyaux avec des durées de vie raisonnablement longues. Comme il a été écrit, ils sont produits par la désintégration des noyaux lors de leur transition d’un état de haute énergie à un état inférieur. Comme les rayons gamma ne sont en substance que des photons de très haute énergie, ils sont très pénétrants et sont donc biologiquement dangereux. Les rayons gamma peuvent parcourir des milliers de pieds dans l’air et peuvent facilement traverser le corps humain.

Contrairement à la radioactivité alpha et bêta , la radioactivité gamma est régie par une interaction électromagnétique plutôt que par une interaction faible ou forte . Comme dans les transitions atomiques, le photon emporte au moins une unité de moment angulaire (le photon, décrit par le champ électromagnétique vectoriel, a un moment angulaire de spin de ħ), et le processus conserve la parité .

Décroissance gamma rapide

Comme cela a été écrit, la désintégration gamma peut suivre des réactions nucléaires telles que la capture de neutrons , la fusion nucléaire ou la fission nucléaire . La plupart des réactions nucléaires produisent des noyaux extrêmement instables qui se désintègrent dès qu’ils se forment dans des réactions nucléaires (demi-vie inférieure à 10 ^-11 s) et ne sont généralement pas classés comme isomères nucléaires. De plus, ces noyaux produisent généralement une cascade de rayons gamma et la cascade de rayons gamma se termine lorsque toute l’énergie excédentaire du noyau excité est libérée.

Par exemple, suite à une fission nucléaire, des rayons gamma sont émis par des fragments de fission. La plupart des rayons gamma rapides sont émis après des neutrons rapides. La réaction de fission libère environ ~ 7 MeV dans les rayons gamma rapides et ~ 7 MeV supplémentaires (pour 235U ) dans les rayons gamma retardés. Il s’agit d’une part importante de l’énergie (~ 7% de l’énergie de fission libérée) et elle doit être prise en compte dans de nombreux domaines de la conception des réacteurs.

Transition isomérique

Dans certains cas, l’état nucléaire excité qui suit l’émission d’une particule bêta ou un autre type d’excitation, est capable de rester dans un état métastable pendant une longue période (heures, jours et parfois beaucoup plus) avant de subir une décroissance gamma, dans laquelle ils émettre un rayon gamma. Ces noyaux excités à longue durée de vie sont appelés états isomères (ou isomères ) et leurs désintégrations sont appelées transitions isomères . Le processus de transition isomérique est donc similaire à toute émission gamma, mais diffère en ce qu’il implique le ou les états excités métastables intermédiaires des noyaux.

Les noyaux métastables sont souvent caractérisés par un spin nucléaire élevé, nécessitant un changement de spin de plusieurs unités ou plus avec décroissance gamma, au lieu d’une transition d’unité unique qui se produit en seulement ^10-12 secondes. Le taux de désintégration gamma est également ralenti lorsque l’énergie d’excitation du noyau est faible. Un exemple est la désintégration de l’isomère ou de l’état métastable du protactinium:

Les noyaux extrêmement instables qui se désintègrent dès qu’ils se forment dans des réactions nucléaires (demi-vie inférieure à 10 ^-11 s) ne sont généralement pas classés comme isomères nucléaires. Les transitions isomères doivent se produire par des transitions multipolaires d’ordre supérieur (contrairement à l’émission gamma qui se produit par rayonnement dipolaire) qui se produisent sur une plus longue échelle de temps.