Isomérie nucléaire
état excité métastable d'un nucléide / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
Cet article concerne l'isomérie en physique nucléaire. Pour l'isomérie en chimie organique, voir Isomérie.
Un isomère nucléaire est un état d'excitation métastable d'un noyau atomique, de demi-vie au moins environ une nanoseconde[1],[2]. Son état énergétique est caractérisé par un spin et une énergie d'excitation particulière, et résulte la plupart du temps d'une désintégration radioactive. Il se distingue notamment de l’état correspondant au niveau d'énergie nucléaire le plus bas, appelé état fondamental, dans lequel on trouve naturellement tous les nucléides.
Isomère | Énergie d'excitation | Période | Spin |
---|---|---|---|
179Ta | 0,0 keV | 1,82 an | 7/2+ |
179m1Ta | 30,7 keV | 1,42 µs | 9/2- |
179m2Ta | 520,2 keV | 335 ns | 1/2+ |
179m3Ta | 1 252,6 keV | 322 ns | 21/2- |
179m4Ta | 1 317,3 keV | 9,0 ms | 25/2+ |
179m5Ta | 1 327,9 keV | 1,6 µs | 23/2- |
179m6Ta | 2 639,3 keV | 54,1 ms | 37/2+ |
Au sens de l'IUPAC, deux nucléides d'un même élément chimique sont ainsi dits isomères nucléaire s'ils appartiennent au même isotope, mais que leurs noyaux sont dans un état énergétique différent[3].
On note les isomères nucléaires en adjoignant la lettre « m » — pour « métastable » — à l'isotope considéré : ainsi l'aluminium 26, dont le niveau fondamental a un spin 5+ et est radioactif avec une période de 717 000 ans, possède un isomère, noté 26mAl, caractérisé par un spin 0+, une énergie d'excitation de 6 345,2 keV et une période de 6,35 secondes.
S'il existe plusieurs niveaux d'excitation pour cet isotope, on note chacun d'eux en faisant suivre la lettre « m » par un numéro d'ordre, ainsi les isomères du tantale 179 présentés dans le tableau ci-contre.
Un isomère nucléaire retombe à son état fondamental en subissant une transition isomérique, qui se traduit par l'émission de photons énergétiques, rayons X ou rayons γ, correspondant à l'énergie d'excitation.