勉強嫌いの放物

D13　内部転換

たなまる — Mon, 02 Nov 2026 00:37:14 +0000

励起した原子核は、γ線を放出することでエネルギーの低い状態へ遷移します。
しかし、γ線を放出する代わりに、軌道電子へ直接エネルギーを渡すこともあります。

今回は、この現象を「内部転換」といい、その仕組みや内部転換電子の特徴、γ線放出との関係について見ていきましょう。

内部転換の仕組み

励起した原子核は、γ線を放出することでエネルギーの低い状態へ遷移します。
しかし、γ線を放出する代わりに、そのエネルギーを軌道電子へ直接渡すこともあります。
まずは、この現象がどのような仕組みで起こるのかを見ていきましょう。

内部転換とは

励起した原子核が、γ線の代わりに軌道電子へ直接エネルギーを渡し、その電子を原子外へ放出して安定になろうとする現象を内部転換といいます。
また、このとき放出される電子を内部転換電子といいます。

内部転換では、原子核の励起エネルギーが軌道電子へ直接渡されるため、γ線は放出されません。
つまり、γ線放出と内部転換は、励起した原子核がエネルギーの低い状態へ遷移するための異なる方法なのです。

どちらの場合も原子核のエネルギーは減少しますが、原子番号と質量数は変化しません。

軌道電子がエネルギーを受け取る仕組み

では、原子核と軌道電子は、どのようにしてエネルギーを受け渡しているのでしょうか。

原子核の周囲を回る電子を考えると、電子は原子核の外側にあるため、直接エネルギーを受け取ることが不思議に感じられるかもしれません。

実際の軌道電子は、惑星のように決まった軌道を回っているわけではありません。
電子の状態は波動関数で表され、電子がどこに存在する可能性があるのかを考えることができます。

特に原子核に近い軌道では、電子が原子核の内部に存在する確率もあります。

この図は、軌道電子が原子核の内部にも存在することをイメージしたものです。

原子核と軌道電子の波動関数が重なり合うことで、励起した原子核から軌道電子へ直接エネルギーが渡され、内部転換電子として放出されることがあります。

このように、内部転換は原子核と軌道電子の相互作用によって起こる現象なのです。

なんや？そのなんちゃら関数って。
覚えなアカンの？

覚えなくても大丈夫だよ。
軌道電子はたまに原子核の中を通過するって感じでいいよ。

通過するときにエネルギーをもらうのね。

内部転換電子の特徴

内部転換によって放出される電子には、運動エネルギーやエネルギースペクトルに特徴があります。
ここでは、γ線放出との関係に注目しながら、内部転換電子の性質を見ていきましょう。

内部転換電子の運動エネルギー

内部転換では、励起した原子核のエネルギーが軌道電子へ直接渡されます。
しかし、受け取ったエネルギーのすべてが電子の運動エネルギーになるわけではありません。

軌道電子は原子核に引きつけられているため、原子の外へ飛び出すには、電子を原子から取り出すための「結合エネルギー」が必要です。

そのため、内部転換電子の運動エネルギーは、γ線のエネルギーより軌道電子の結合エネルギー分だけ低くなります。

例えば、原子核の励起エネルギーが100 keV、軌道電子の結合エネルギーが20 keVであれば、内部転換電子の運動エネルギーは80 keVとなります。

また、K殻とL殻では電子の結合エネルギーが異なるため、同じ原子核の遷移でも、どの電子殻から放出されるかによって内部転換電子の運動エネルギーは異なります。

内部転換電子の線スペクトル

内部転換電子は、線スペクトルを示します。

線スペクトルとは、放出される粒子のエネルギーが連続的に分布するのではなく、特定のエネルギーに集中するスペクトルのことです。

原子核のエネルギー準位は決まっており、軌道電子の結合エネルギーも電子殻ごとに決まっています。
したがって、内部転換電子の運動エネルギーも決まった値になります。

例えば、同じ原子核の遷移であっても、K殻から放出された電子とL殻から放出された電子では、それぞれ異なるエネルギーの線が現れます。

ここで注意したいのは、線スペクトルだからといって、エネルギーが1種類だけとは限らないことです。

例えば、K殻から放出された電子が80 keV、L殻から放出された電子が95 keVだった場合、80 keVと95 keVの位置にそれぞれ線が現れます。
このように、複数のエネルギーの線が現れても、それぞれのエネルギーが決まった値であれば線スペクトルといいます。

つまり、線スペクトルとは「エネルギーが1つ」という意味ではなく、「飛び飛びの決まったエネルギーを持つ」という意味なのです。

ここはβ⁻壊変やβ⁺壊変と比較すると覚えやすいところです。
β線は連続スペクトルを示しますが、内部転換電子は線スペクトルを示します。

つまり、同じ電子であっても、放出される仕組みによってエネルギースペクトルが異なるのです。

ん？
ということはβ線のエネルギーとは違うんやな？

そうなんだ。
β線は連続スペクトルだから最大値で表記されるけど、線スペクトルの場合はそれぞれ決まったエネルギーなんだ。

内部転換係数

励起した原子核は、γ線を放出する場合もあれば、内部転換電子を放出する場合もあります。
では、どちらの現象が起こりやすいのかは、何によって決まるのでしょうか。

ここでは、内部転換の起こりやすさを表す「内部転換係数」について見ていきましょう。

内部転換係数とは

内部転換電子の放出数をλe、γ線として放出される光子数をλγとしたとき、その比λe／λγを内部転換係数といいます。

内部転換係数は、γ線放出に対して内部転換がどれくらい起こりやすいのかを表す値です。

例えば、内部転換係数が2であれば、γ線が100個放出される間に、内部転換電子は200個放出される割合になります。

つまり、内部転換係数が大きいほどγ線放出よりも内部転換が起こりやすく、小さいほどγ線放出が起こりやすいということです。

内部転換係数と原子番号・γ線エネルギーの関係

内部転換係数には、原子番号とγ線エネルギーによって変化する特徴があります。

一般に、内部転換係数は原子番号のほぼ3乗に比例するため、原子番号が大きいほど内部転換が起こりやすくなります。

原子番号が大きい原子ほど、内殻電子の波動関数が原子核付近に集中しやすく、原子核と軌道電子の相互作用が強くなるためです。

もしかして、クーロン力関係あるんじゃ？

おっ、するどいな。
クーロン力によって、軌道が引き寄せられるってイメージでいいよ。

また、内部転換係数はγ線のエネルギーが小さいほど大きくなる傾向があります。
つまり、原子核の遷移エネルギーが小さいほど、γ線放出に対して内部転換が起こりやすくなるということです。

こっちは分からんて・・・
エネルギー小さいのに放出させられるんか？

これは相対的にγ線が放出されにくくなるからなんだ。
原子核の励起エネルギーが低いとγ線が出にくくなるから、相対的に内部転換が目立つんだ。

博士、そのくらいで。
それ以上は国試では問われませんから。

このように、内部転換は原子番号が大きく、γ線エネルギーが小さい場合に起こりやすいという特徴があります。

原子核の励起時間と内部転換の関係

内部転換の起こりやすさには、原子核が励起状態にとどまっている時間も関係しています。

一般に、原子核の励起時間が長いほど内部転換が生じやすい傾向があります。

励起状態が長く続く遷移では、γ線放出が起こりにくく、内部転換が相対的に起こりやすくなる場合があるためです。

ただし、励起時間が長いこと自体が内部転換を引き起こすわけではありません。
内部転換の起こりやすさは、原子核の遷移の性質などによっても変化します。

ここでは、内部転換が起こりやすい条件として、原子番号が大きいこと、γ線エネルギーが小さいこと、原子核の励起時間が長いことを押さえておきましょう。

内部転換に伴う特性X線とオージェ電子

内部転換では、原子核からエネルギーを受け取った軌道電子が、内部転換電子として原子の外へ放出されます。

このとき、電子が抜けた軌道には空位が生じます。
すると、外側の軌道から電子が遷移して空位を埋めるため、特性X線またはオージェ電子の放出が続いて起こります。

つまり、内部転換では、内部転換電子だけでなく、特性X線やオージェ電子が放出されることもあるのです。

なお、特性X線やオージェ電子が発生する仕組みについては、C02：特性X線の発生原理と種類で紹介しています。

実際の過去問を見てみよう

2023年に実施された第75回国家試験からPM70のご紹介。

原子核の内部転換で正しいのはどれか。

原子番号が変化する。
最外殻の軌道電子が放出されやすい。
内部転換電子は線スペクトルである。
内部転換係数は核種に依存しない値である。
内部転換電子の放出に続いてニュートリノが放出される。

答えを確認する。

D12　γ線放出

たなまる — Fri, 30 Oct 2026 06:30:01 +0000

α壊変やβ壊変では、原子核の原子番号や質量数が変化します。
一方、原子番号も質量数も変化せず、原子核が余分なエネルギーだけを放出する現象もあります。
これが「γ線放出」です。

今回は、γ線放出の仕組みや特徴に加え、核異性体転移、メスバウアー効果、原子核の反跳について見ていきましょう。

γ線放出の仕組み

α壊変やβ壊変では、原子核から粒子が放出され、別の核種へと変化します。
一方、γ線放出では原子番号も質量数も変化せず、原子核が余分なエネルギーを放出します。

まずは、γ線が放出される仕組みと、その特徴について見ていきましょう。

γ線放出とエネルギー準位

一般に、γ線のみを放出する核は存在せず、他の壊変で生じた娘核種の余分なエネルギーがγ線となって核外に放出されます。

例えば、α壊変やβ壊変によって生じた娘核種が、エネルギーの高い状態である「励起状態」になることがあります。
この原子核が、より低いエネルギー状態へ遷移するときに、余分なエネルギーがγ線として放出されるのです。

γ線放出では、原子番号も質量数も変化せず、核のエネルギー準位だけが減少します。

つまり、γ線放出は原子核の種類が変わる現象ではなく、原子核のエネルギー状態が変わる現象ということですね。

γ線の線スペクトル

原子核が持つエネルギーは、どんな値でも自由に取れるわけではありません。
原子核には決められたエネルギー準位があり、その値は核種によって異なります。

そして、γ線放出によって原子核が低いエネルギー準位へ遷移すると、その準位差に対応するエネルギーがγ線として放出されます。

核のエネルギー準位は核種によって固有の値であるため、エネルギー準位差によるγ線は線スペクトルを示します。

線スペクトルとは、特定のエネルギーの位置に線状のピークが現れるスペクトルのことです。

そのため、放出されたγ線のエネルギーを調べることで、どの核種から放出されたγ線なのかを判断する手がかりになります。

γ線放出と壊変図

放射性核種がどのように壊変し、どのような放射線を放出するのかを表した図を「壊変図」といいます。

壊変図では、原子核のエネルギー準位を横線で表し、準位間の遷移を矢印で示します。

γ線放出では、原子核が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位へ遷移するため、壊変図では真下への矢印で示されます。

α壊変やβ壊変とは異なり、γ線放出では原子番号も質量数も変化しません。
そのため、壊変図でも同じ核種のまま、エネルギー準位だけが変化する様子が描かれるのです。

壊変図に関してはD04：壊変図をご参照ください。

γ線放出に関係する現象

γ線放出には、原子核のエネルギー状態に関係する特徴的な現象があります。
ここでは、γ線の共鳴吸収に関係する「メスバウアー効果」と、励起状態の原子核が比較的長い時間をかけて遷移する「核異性体転移」について見ていきましょう。

メスバウアー効果

原子核には決められたエネルギー準位があり、その準位差に対応するエネルギーを持つγ線を吸収すると、原子核は励起状態へ遷移できます。
このように、特定のエネルギーを持つγ線が原子核に吸収される現象を「共鳴吸収」といいます。

ところが、γ線を放出するときには原子核が反対方向へ反跳し、エネルギーの一部が原子核の運動エネルギーになります。
γ線を吸収するときにも反跳が起こるため、放出されたγ線のエネルギーと、共鳴吸収に必要なエネルギーとの間に差が生じます。

この問題を解決するのが、固体中の原子核です。

固体中では原子核が周囲の原子と結びついているため、γ線の放出や吸収に伴う運動量を固体全体で受け持つことができます。
その結果、反跳によるエネルギー損失が無視できるほど小さくなり、γ線の共鳴吸収が可能になります。

このような、反跳によるエネルギー損失のないγ線の共鳴吸収を「メスバウアー効果」といいます。

メスバウアー効果は、物質中の鉄などの状態を調べる「メスバウアー分光法」に利用されています。

こんな難しい話、嫌やで！

安心しな。
国試では、「メスバウアー効果はγ線と関係ある」ことさえ押さえておけば大丈夫。

核異性体転移

通常、励起状態になった原子核は、非常に短い時間でγ線を放出し、エネルギーの低い状態へ遷移します。

しかし、励起状態の中には、比較的長い時間にわたってその状態を保つものがあります。
このような原子核を「核異性体」といい、核異性体がγ線あるいは内部転換電子を放出してエネルギーの低い状態へ遷移する現象を「核異性体転移」といいます。

核異性体転移では、原子番号も質量数も変化せず、原子核のエネルギー状態だけが変化します。

一般的なγ線放出と核異性体転移を区別するポイントは、半減期の有無として扱われます。
ただし、物理的には通常の励起状態にも寿命があり、核異性体ではその寿命が比較的長く、半減期として扱えることが特徴です。

代表例が、核医学検査で使用されるテクネチウム99m（⁹⁹ᵐTc）です。

⁹⁹Moがβ⁻壊変すると、励起状態の⁹⁹ᵐTcが生成されます。
⁹⁹ᵐTcは約6時間の半減期で核異性体転移し、⁹⁹Tcへ変化します。

このとき放出される約140 keVのγ線は、シンチレーションカメラなどを用いた核医学検査に利用されています。

γ線放出と原子核の反跳

原子核がγ線を放出すると、γ線が飛んでいく方向とは反対方向に原子核が動きます。
この現象を「反跳」といいます。

ここでは、γ線放出に伴う運動量の関係と、反跳した原子核が持つ運動エネルギーについて見ていきましょう。

冒頭の図でもう一度状況を確認しておきましょう。

γ線と原子核の運動量

γ線は質量を持たない電磁波ですが、エネルギーだけでなく運動量も持っています。

静止していた原子核がγ線を放出すると、運動量保存則によって、原子核はγ線と反対方向へ反跳します。

このとき、γ線と反跳した原子核の運動量は、大きさが等しく、向きが反対になります。

つまり、γ線の運動量を $p_γ$ 、反跳した原子核の運動量を $p_m$ とすると、両者の運動量の大きさには次の関係が成り立ちます。

$$
p_m = p_γ = \frac{E_γ}{c}
$$

ここで、$E_γ$ はγ線のエネルギー、cは真空中の光速度です。

この関係から、γ線のエネルギーが大きいほど、反跳する原子核の運動量も大きくなることがわかります。

原子核の反跳エネルギー

γ線を放出した原子核は、反跳によって運動エネルギーを持ちます。
この運動エネルギーを「反跳エネルギー」といいます。

γ線放出に伴う原子核の反跳エネルギーをEₘ、γ線のエネルギーをEγ、原子核の質量をm、真空中の光速度をcとすると、反跳エネルギーは次の式で表されます。

$$
E_m=\frac{{E_γ}^2}{2mc^2}
$$

この式を見ると、反跳エネルギーには次の特徴があることがわかります。

γ線のエネルギーの2乗に比例する。
原子核の質量に反比例する。

つまり、γ線のエネルギーが大きいほど反跳エネルギーは大きくなり、原子核の質量が大きいほど反跳エネルギーは小さくなるのです。

また、原子核が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位へ遷移するとき、そのエネルギー差のすべてがγ線になるわけではありません。

エネルギーの一部が原子核の反跳に使われるため、放出されるγ線のエネルギーは、原子核のエネルギー準位差よりもわずかに小さくなります。

この反跳によるエネルギー損失が、先ほど紹介したメスバウアー効果にも関係しているのです。

先ほどの式で、質量は分母側にあるよね？
つまり、質量が大きい状態では反跳エネルギーが無視できるほど小さくなるんだ。

この式は国試では問われたことはないね。
主任者試験では見かけることがあります。

実際の過去問を見てみよう

2025年に実施された第77回国家試験からPM60のご紹介。

放射性壊変で正しいのはどれか。

α壊変は質量数が2減る。
β⁺壊変は質量数が1減る。
β⁻壊変は原子番号が1減る。
γ壊変は原子番号が変化しない。
軌道電子捕獲は質量数が1増える。

答えを確認する。

D11　軌道電子捕獲

たなまる — Sun, 25 Oct 2026 13:40:47 +0000

原子核の中にある陽子が中性子に変わる現象には、β⁺壊変のほかにも別の仕組みがあります。
それが、原子核が周囲の電子を捕まえる「軌道電子捕獲」です。

では、原子核が電子を捕まえると、なぜ陽子が中性子に変わるのでしょうか。
また、β⁺壊変とはどのような違いがあるのでしょうか。

今回は、軌道電子捕獲の仕組みと特徴について見ていきましょう。

軌道電子捕獲の仕組み

β⁺壊変では、原子核の中にある陽子が中性子に変わるとき、陽電子とニュートリノが放出されました。
実は、陽子を中性子に変える方法はもう1つあります。

それが、原子核が周囲の電子を捕まえる「軌道電子捕獲」です。

陽子から中性子への変化

軌道電子捕獲とは、原子核が周りの軌道電子を捕獲し、陽子と結合することで中性子に変わる現象です。

β⁺壊変では陽子が陽電子を放出して中性子に変わりましたが、軌道電子捕獲では陽子が電子を取り込むことで中性子に変わります。

つまり、どちらも陽子が中性子に変わる現象ですが、その仕組みが異なるわけですね。

なお、軌道電子捕獲はECと表記されることもあります。
これは、英語の「Electron Capture」の略です。

Catchやと思っとったわ。

紛らわしいよな。
実は主任者試験でも出題されたことがあるんだ。

ニュートリノの放出

軌道電子捕獲では、陽子が中性子に変わるとき、原子核の外へニュートリノを単独で放出します。

ここで注目したいのが、ニュートリノのエネルギーです。

β⁺壊変では陽電子とニュートリノがエネルギーを分け合うため、それぞれのエネルギーは連続スペクトルになります。

一方、軌道電子捕獲ではニュートリノが単独で放出されるため、エネルギーは線スペクトルになります。

ただし、捕獲される電子の殻によってニュートリノのエネルギーは異なるため、線スペクトルには複数の線が現れることがあります。

同じニュートリノでも、β⁺壊変と軌道電子捕獲ではエネルギースペクトルが異なることを覚えておきましょう。

原子番号と質量数の変化

軌道電子捕獲では、原子核の中にある陽子が1個減り、中性子が1個増えます。

そのため、原子番号は1つ減少しますが、陽子と中性子の合計である質量数は変化しません。

これはβ⁺壊変と同じですね。

また、壊変図では、軌道電子捕獲は左下への矢印で示されます。

原子番号が1つ減少する一方、質量数は変化しないため、壊変図ではβ⁺壊変と同じ方向に進むわけです。

軌道電子捕獲の特徴

軌道電子捕獲では、陽子が中性子に変わることが分かりましたね。
ここからは、β⁺壊変との関係や、電子が捕獲された後に起こる現象について見ていきましょう。

β⁺壊変との競合とエネルギー条件

β⁺壊変と軌道電子捕獲は、どちらも陽子が中性子に変わる現象です。
そのため、同じ放射性核種で両方の壊変が起こることがあり、これを競合過程といいます。

ただし、β⁺壊変と軌道電子捕獲では、壊変に必要なエネルギーの条件が異なります。

β⁺壊変では陽電子を新たに生成するため、原子質量で考えると、壊変には1.022 MeV以上のエネルギーが必要です。

一方、軌道電子捕獲では、もともと原子内に存在する電子を捕獲するため、この条件は必要ありません。

つまり、β⁺壊変は起こせないものの、軌道電子捕獲なら起こせる核種が存在するわけです。

そのため、軌道電子捕獲（EC）が100％となる核種もあります。

K殻電子の捕獲

軌道電子捕獲では、原子核の周りに存在する軌道電子が捕獲されます。

ここで重要なのが、どの電子殻の電子が捕獲されやすいのかという点です。

軌道電子捕獲では、原子核に最も近いK殻の電子が最も捕獲されやすいという特徴があります。

これは、K殻電子が原子核の近くに存在する確率が高いためです。

ただし、K殻電子しか捕獲されないわけではありません。
L殻やM殻など、他の電子殻でも軌道電子捕獲は起こります。

特性X線とオージェ電子の放出

軌道電子捕獲では、原子核が軌道電子を捕獲するため、その電子が存在していた場所に空位が生じます。

例えば、K殻電子が捕獲された場合には、K殻に空位が生じます。

すると、外側の電子殻にある電子が内側の空位へ遷移し、原子はエネルギーを放出します。

このとき、特性X線が放出される場合と、オージェ電子が放出される場合があります。

つまり、軌道電子捕獲では、ニュートリノの放出に続いて、特性X線やオージェ電子の放出が起こるわけです。

なお、電子の遷移によって新たな空位が生じると、さらに別の電子が遷移するため、これらの放出が連続して起こることもあります。

ここで特性X線出てくるんか！
知っとるで～。

おっ！少しは勉強してるみたいだね。
色々と繋がっているんだよ。

実際の過去問を見てみよう

2022年に実施された第74回国家試験からAM71のご紹介。

ニュートリノの放出を伴うのはどれか。2つ選べ。

β⁻壊変
β⁺壊変
内部転換
核異性体転移
軌道電子捕獲

答えを確認する。

D10　陽電子のその後

たなまる — Fri, 23 Oct 2026 07:09:22 +0000

β⁺壊変によって原子核から放出された陽電子は、その後どうなるのでしょうか。

陽電子は物質中を進みながら運動エネルギーを失い、やがて電子と出会って消滅します。
この現象を電子・陽電子対消滅といい、消滅する際には光子が放出されます。

また、陽電子は電子と結合して、ポジトロニウムと呼ばれる特殊な状態をつくることもあります。

今回は、陽電子が放出された後の過程と、電子・陽電子対消滅によって発生する消滅放射線の性質について見ていきましょう。

陽電子の性質

β⁺壊変によって原子核から放出された陽電子は、電子と同じ質量を持ちますが、電荷はプラスです。
電子と陽電子は互いに反粒子の関係にあり、出会うと消滅することがあります。

まずは、放出された陽電子がどのような性質を持ち、物質中でどのように振る舞うのかを見ていきましょう。

陽電子の安定性

β⁺壊変や電子対生成によって放出された陽電子は、周囲に電子が存在すると対消滅を起こすため、通常の物質中では長く存在できません。
この状態を不安定と表現します。

陽電子は生成過程に寄らず、不安定です。
電子対生成で発生しても、β⁺壊変で発生しても同じです。

しかし、真空中では安定します。

つまり、陽電子そのものが自然に壊れてしまうわけではありません。
周囲に電子が存在すると、対消滅を起こしてしまうので不安定となります。
電子が存在しなければ、対消滅を起こさないので安定して存在できるのです。

陽電子のエネルギー損失

原子核から放出された陽電子は、運動エネルギーを持っています。

陽電子は物質中を進む間に、周囲の原子を電離したり励起したりすることで、徐々に運動エネルギーを失っていきます。

そして、運動エネルギーがなくなり止まりかけると、周りの陰電子と結合し、電子対となり、対消滅を起こしてしまいます。

ここでいう陰電子とは、私たちが普段「電子」と呼んでいる、マイナスの電荷を持つ粒子のことです。

陽電子と電子が出会って消滅すると、そのエネルギーは光子として放出されます。

対消滅と消滅放射線

陽電子と陰電子が対消滅を起こすと、2つの粒子が持っていたエネルギーは光子として放出されます。
このときに発生する放射線を消滅放射線といいます。

消滅放射線には、エネルギーや放出方向に特徴があります。
それぞれ確認していきましょう。

消滅放射線のエネルギー

電子と陽電子は、どちらも同じ質量を持っています。
この質量に相当するエネルギーは、アインシュタインの質量とエネルギーの関係式から求められます。

電子1個の質量エネルギーは0.511 MeVです。
陽電子も同じ質量なので、2つの粒子が持つ質量エネルギーの合計は1.022 MeVになります。

対消滅では、このエネルギーが2本の消滅放射線として放出されます。

したがって、運動エネルギーを無視できる場合、0.511 MeVの消滅放射線が2本発生することになります。

消滅放射線の放出方向

対消滅によって発生する2本の消滅放射線は、互いに180°の方向に放出されます。

これは、エネルギー保存則だけでなく、運動量保存則も成立する必要があるためです。

電子と陽電子がほぼ停止した状態で対消滅を起こす場合、対消滅前の運動量の合計はほぼゼロです。
そのため、発生する2本の光子も互いに反対方向へ進むことで、運動量の合計をゼロにするのです。

消滅放射線のスペクトル

消滅放射線は、2本同時に発生しますが、それぞれのエネルギーは0.511 MeVと決まっています。

つまり、消滅放射線は0.511 MeVの線スペクトルを示すことが特徴です。

なお、対消滅では3本の消滅放射線が発生する場合もありますが、基本となるのは0.511 MeVの消滅放射線が2本発生する現象です。

どっかで消滅放射線が3本出ることもあるって聞いたで。
そや、なんなんや？

それは主任者試験だね。
放射線技師の国試では消滅放射線は2本のケースしか扱わないよ。
じゃ、この後は主任者用の知識ってことで見ていこう。
紛らわしい場合は飛ばしてね。

ポジトロニウム

ここからは、少し発展的な内容です。

先ほど、陽電子は周囲の陰電子と結合して電子対を形成し、対消滅を起こすと説明しました。

実は、この陽電子と陰電子が結合した状態をポジトロニウムといいます。

ポジトロニウムには2つの種類があり、その違いによって消滅放射線の本数が変わることがあるんです。

ポジトロニウムの種類

ポジトロニウムは、陽電子と陰電子のスピンの組み合わせによって区別されます。

スピンとは、電子や陽電子などの粒子が持つ性質の一つで、上向きや下向きの矢印を使って表すことができます。

ポジトロニウムは、このスピンの組み合わせによって、次の2種類に分類されます。

パラポジトロニウム：電子と陽電子のスピンが反平行の状態
オルトポジトロニウム：電子と陽電子のスピンが平行の状態

このように、電子と陽電子の組み合わせは同じでも、スピンの状態によって異なるポジトロニウムになるのです。

消滅放射線の本数

パラポジトロニウムとオルトポジトロニウムでは、対消滅によって発生する消滅放射線の本数にも違いがあります。

パラポジトロニウムでは、消滅放射線を偶数本放出します。
代表的なのは、これまで説明してきた2本の消滅放射線です。

一方、オルトポジトロニウムでは、消滅放射線を奇数本放出します。
代表的なのは3本の消滅放射線です。

つまり、対消滅によって3本の消滅放射線が発生する場合があるのは、オルトポジトロニウムが関係しているからなんですね。

ここでは、パラポジトロニウムは2本、オルトポジトロニウムは3本が代表的であることを覚えておきましょう。

パラでは4本の消滅放射線の放出、
オルトでは3本、5本の消滅放射線の放出が確認されているよ。
しかも理論上はもっと多数の放出もあり得る。
ちなみに、放射角度やエネルギースペクトルも変わるんだ。

博士・・・
それくらいで。
みんな惑わされちゃいますから。

もうなっとるがな・・・

国試では消滅放射線は2本！
0.511MeVの線スペクトル！
これで大丈夫！

実際の過去問を見てみよう

2015年に実施された第67回国家試験からAM72のご紹介。
ただし、内容にマッチするのは選択肢3だけ。
そこだけ正誤判定できればひとまずはOK。

電子と物質との相互作用で正しいのはどれか。

陽電子の飛程は電子より大きい。
物質中の電子の衝突阻止能は電子の質量に比例する。
電子と陽電子の対消滅により消滅放射線が放出される。
物質中の電子の衝突阻止能は物質の原子番号に反比例する。
電子のエネルギーが高いほど制動放射によるエネルギー損失の割合は小さい。

答えを確認する。

D09　クォークで考えるβ壊変

たなまる — Wed, 21 Oct 2026 07:04:21 +0000

β⁻壊変では中性子が陽子に変化し、β⁺壊変では陽子が中性子に変化します。
でも、陽子や中性子の内部では、いったい何が起こっているのでしょうか。

その答えを知るためには、陽子や中性子を構成する「クォーク」と、β壊変に関与する「ウィークボソン」の存在を知る必要があります。
今回は、β壊変の仕組みを素粒子の世界からもう少し掘り下げて見ていきましょう。

※この記事の内容は、執筆時の国家試験出題レベルを超えた内容です。
※難しい場合に読み飛ばしたとしても影響は大きくありません。

陽子と中性子を構成するクォーク

β壊変では、原子核を構成する陽子と中性子が互いに変化します。
この仕組みを理解するためには、陽子や中性子の内部構造を知る必要があります。
まずは、陽子と中性子を構成するクォークについて確認していきましょう。

アップクォークとダウンクォーク

陽子や中性子は、それぞれ3個のクォークから構成されています。
クォークにはいくつかの種類がありますが、陽子と中性子を構成するのは、アップクォーク（u）とダウンクォーク（d）の2種類です。

アップクォークとダウンクォークは、どちらも電荷を持っています。
ただし、電子や陽子とは異なり、その電荷は整数ではありません。

アップクォーク（u）：$\mathrm{＋}\frac{2}{3}$
ダウンクォーク（d）：$\mathrm{－}\frac{1}{3}$

このように、クォークは電気素量を基準として、分数の電荷を持っているのが特徴です。

クォークの基本的な性質については、こちらでも紹介しています。

A19：素粒子とクォークの基礎知識

クォークの電荷と核子の構成

陽子と中性子は、どちらも3個のクォークから構成されていますが、その組み合わせが異なります。

陽子：アップクォーク2個＋ダウンクォーク1個（uud）
中性子：アップクォーク1個＋ダウンクォーク2個（udd）

では、それぞれの電荷を計算してみましょう。

陽子の場合は、

$$
+\frac{2}{3}+\frac{2}{3}-\frac{1}{3}=+1
$$

となり、陽子の電荷が＋1であることが確認できます。

一方、中性子の場合は、

$$
+\frac{2}{3}-\frac{1}{3}-\frac{1}{3}=0
$$

となり、中性子の電荷が0であることが確認できます。

つまり、陽子と中性子の電荷の違いは、内部を構成するクォークの組み合わせによって生じているのです。

この違いが、次に紹介するβ壊変の仕組みを理解するための重要なポイントになります。

β壊変とウィークボソン

β壊変では、陽子と中性子を構成するクォークの一部が変化します。
この変化には、ウィークボソンと呼ばれる素粒子が関係しています。

ウィークボソンは、弱い相互作用を伝える粒子の一種で、電荷が－1のW⁻と、電荷が＋1のW⁺があります。

それでは、β⁻壊変とβ⁺壊変について、クォークの変化を順番に見ていきましょう。

β⁻壊変におけるクォークの変化

β⁻壊変では、原子核内の中性子が陽子に変化します。
このとき、中性子を構成するダウンクォーク（d）の1個が、アップクォーク（u）に変化しています。

ダウンクォークの電荷は$\mathrm{－}\frac{1}{3}$、アップクォークの電荷は$\mathrm{+}\frac{2}{3}$です。
つまり、クォークの電荷が1だけ増加することになります。

ここで登場するのが、電荷－1のウィークボソン（W⁻）です。

ダウンクォークがアップクォークに変化する際には、W⁻が関与することで電荷の合計が保存されます。
さらに、W⁻を介して電子と反ニュートリノが生成されます。

このように、中性子を構成するクォークがuddからuudに変化することで、陽子への変化が起こります。

β⁺壊変におけるクォークの変化

一方、β⁺壊変では、原子核内の陽子が中性子に変化します。
このとき、陽子を構成するアップクォーク（u）の1個が、ダウンクォーク（d）に変化しています。

アップクォークの電荷は$\mathrm{+}\frac{2}{3}$、ダウンクォークの電荷は$\mathrm{－}\frac{1}{3}$です。
つまり、クォークの電荷が1だけ減少することになります。

ここで登場するのが、電荷＋1のウィークボソン（W⁺）です。

アップクォークがダウンクォークに変化する際には、W⁺が関与することで電荷の合計が保存されます。
さらに、W⁺を介して陽電子とニュートリノが生成されます。

このように、陽子を構成するクォークがuudからuddに変化することで、中性子への変化が起こります。

なお、これらの反応に登場するW⁻とW⁺は、原子核の外へ飛び出していく粒子ではありません。
β壊変の途中で一時的に関与する仮想粒子として考えます。

β⁺壊変とエネルギー

ここまで、β⁺壊変ではアップクォークがダウンクォークに変化することを紹介しました。
しかし、この変化には少し不思議な点があります。

それは、質量の小さい陽子が、質量の大きい中性子に変化するということです。
いったい、どのようにしてこの変化が起こるのでしょうか。

クォークの質量差とβ⁺壊変の成立条件

実は、ダウンクォークはアップクォークよりも質量が大きいことが知られています。

そのため、アップクォークがダウンクォークに変化するβ⁺壊変では、質量が大きくなる方向への変化が起こります。

ただし、β⁺壊変が起こるかどうかは、クォークの質量差だけで決まるわけではありません。

原子核の内部では、陽子や中性子が核力によって結びついており、その結びつきにもエネルギーが関係しています。
したがって、β⁺壊変が起こるかどうかを判断するには、原子核全体のエネルギー収支を考える必要があります。

実際に、単独の陽子はβ⁺壊変を起こしませんが、原子核の内部ではβ⁺壊変が起こる場合があります。

つまり、クォークの変化だけを見ると不思議に感じるβ⁺壊変も、原子核全体のエネルギーを考えることで、その成立条件を説明できるんです。

この辺、国試出ないらしいで！
流しとこ。

それでいいよ。

まとめ

今回は、β壊変が起こる仕組みを、クォークとウィークボソンの働きから見てきました。
陽子と中性子の内部で何が起こっているのか、要点を振り返っておきましょう。

陽子はアップクォーク2個とダウンクォーク1個（uud）で構成される。
中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個（udd）で構成される。
β⁻壊変では、ダウンクォークがアップクォークに変化し、W⁻を介して電子と反ニュートリノが生成される。
β⁺壊変では、アップクォークがダウンクォークに変化し、W⁺を介して陽電子とニュートリノが生成される。
β⁺壊変が起こるかどうかは、クォークの質量差だけでなく、原子核全体のエネルギー収支によって決まる。

ここまで理解できたら、β壊変の仕組みはバッチリだね！
でも、出題されることはないかな～。

次に読むならコレ！レントゲン博士のおすすめ内部リンク

次はこの辺りも参考になるかもよ。

この記事を書いた人

たなまる
詳しいプロフィールはこちら

診療放射線技師・医療系専門学校専任教員。

都内大学病院で9年間勤務後、
2015年より医療系専門学校の専任教員として
放射線物理学・核医学・医用工学・放射線計測学・放射化学
などの講義を担当しています。

国家試験対策用ワークブックの制作や学習支援サイト「勉強嫌いの放物」の運営を行っています。

保有資格：
・診療放射線技師
・第1種放射線取扱主任者
・作業環境測定士
・衛生工学衛生管理者
ほか、放射線関連国家資格を保有

The post D09　クォークで考えるβ壊変 first appeared on 勉強嫌いの放物.

D08　β⁺壊変

たなまる — Wed, 21 Oct 2026 03:06:58 +0000

β⁻壊変では、原子核内の中性子が陽子に変化しました。
では、反対に陽子が中性子に変化することはあるのでしょうか？

実は、そのような現象も存在します。
それがβ⁺壊変です。

今回は、β⁺壊変の仕組みや放出される粒子、壊変が起こるためのエネルギー条件について見ていきましょう。

β⁺壊変の仕組み

β⁻壊変では原子核内の中性子が陽子に変化しましたが、β⁺壊変では反対の現象が起こります。
具体的にどのような核種で起こり、何が放出されるのかを見ていきましょう。

※上図では中性子が大きい白丸、陽子が大きいグレーの丸です。

β⁺壊変が起こりやすい核種

β⁺壊変は、安定核種に対して、質量数の小さい核種で起こりやすい壊変です。

同じ元素で比較すると、質量数が小さい核種ほど中性子の数が少なく、陽子が相対的に過剰になりやすくなります。

原子核は、陽子と中性子のバランスによって安定性が変わります。
そのため、陽子が過剰な原子核では、陽子を中性子に変化させることで、より安定な状態に近づこうとするのです。

陽子から中性子への変化

β⁺壊変は、原子核内の陽子が中性子に変化する現象です。

β⁻壊変では中性子が陽子に変化したので、ちょうど反対の変化ですね。

陽子が中性子に変化すると、原子核内の陽子が1個減少するため、原子番号は1つ減少します。
一方、陽子と中性子の合計数は変わらないので、質量数は変化しません。

つまり、β⁺壊変では質量数を変えずに、原子番号が1つ小さい別の元素へと変化するのです。

陽電子とニュートリノの放出

β⁺壊変では、原子外にβ⁺粒子である陽電子とニュートリノが放出されます。

陽電子とは、電子と同じ質量を持ちながら、正の電荷を持つ粒子のことです。
電子が負の電荷を持つのに対し、陽電子は正の電荷を持っています。

一方、ニュートリノは電荷を持たず、質量が非常に小さい粒子です。

このように、β⁺壊変では陽子が中性子に変化すると同時に、陽電子とニュートリノが放出されます。

なお、陽子が中性子に変化する仕組みを素粒子のレベルで考えると、クォークやウィークボソンが関係しています。
この仕組みについては、次の記事で詳しく紹介します。

D09：クォークで考えるβ壊変

ニュートリノと反ニュートリノって何が違うんや？

レプトン数が違うんだよ。
電荷は0だし、質量もほぼ0で違いが見えにくいんだけどね。

国試にはレプトン数なんて出てきたことないからスルーして大丈夫だよ。

β⁺壊変の特徴

β⁺壊変では、陽電子とニュートリノが放出されることがわかりました。
ここでは、放出される粒子のエネルギーや壊変図での表し方など、β⁺壊変の特徴を見ていきましょう。

エネルギースペクトル

β⁺壊変では、同時に2種類の粒子が放出されるので、それぞれのエネルギースペクトルは連続スペクトルとなります。

これはβ⁻壊変と同じ特徴ですね。

β⁺壊変では、壊変によって放出されるエネルギーを陽電子とニュートリノなどで分け合います。
そのため、陽電子が受け取るエネルギーは壊変ごとに異なり、一定の値にはなりません。

ニュートリノも同様に、さまざまなエネルギーを持って放出されます。

壊変図の矢印

β⁺壊変は、壊変図では一旦真下への矢印のあと、左下への矢印で示されます。
単に左下への直線で示されることもあります。

壊変図では、一般的に横方向に原子番号、縦方向にエネルギーを表します。

β⁺壊変では原子番号が1つ減少するため、壊変図では左方向に移動します。
また、壊変によってエネルギーが放出されるため、エネルギーの低い方向へ移動します。

したがって、β⁺壊変は壊変図で最終的に左下への矢印で示されるのです。

上の図は、²²Naがβ⁺壊変によって²²Neへ変化する様子を示しています。
赤色の矢印がβ⁺壊変、黒色の斜め矢印が軌道電子捕獲（EC）を表しています。

どちらも原子番号が1つ減少するため、左下方向に示されています。

なお、軌道電子捕獲については、D11：軌道電子捕獲　で紹介します。

原子番号と質量数の変化

β⁺壊変では原子番号が1つ減少し、質量数は変化しません。

原子番号が減少するのは、陽子が中性子に変化するためでしたね。

例えば、²²Naは原子番号11、質量数22の核種です。
β⁺壊変によって陽子が1個減少すると、原子番号10の²²Neへ変化します。

このとき、陽子と中性子の合計数は変わらないため、質量数は22のままです。

β⁻壊変では原子番号が1つ増加し、β⁺壊変では1つ減少するという違いを覚えておきましょう。

β⁺壊変の成立条件

β⁻壊変とβ⁺壊変では、原子核内で起こる変化が反対になるだけでなく、壊変が起こるためのエネルギー条件にも違いがあります。

β⁺壊変には、一定以上のエネルギーが必要になるのです。

β⁺壊変に必要な1.022 MeV

β⁺壊変は、質量の軽い陽子が質量の重い中性子に変わる現象であり、不自然な変化です。

さらに、β⁺壊変では陽電子も生成されるため、その質量に相当するエネルギーも必要になります。

このため、壊変前後の原子の質量差をエネルギーに換算した値が1.022 MeV以上ないとβ⁺壊変は起こりません。

この1.022 MeVは、電子2個分の質量エネルギーに相当します。

電子1個の質量エネルギーは0.511 MeVなので、次のようになります。

0.511 MeV × 2 ＝ 1.022 MeV

つまり、β⁺壊変が起こるかどうかを判断するときは、壊変前後の原子の質量差が電子2個分の質量に相当するエネルギーを超えているかが重要なのです。

壊変エネルギーと質量差

β⁺壊変では、壊変前の原子が壊変後の原子よりも十分に大きな質量を持っている必要があります。

この質量差に相当するエネルギーのうち、1.022 MeVを差し引いた分が、壊変によって放出されるエネルギーになります。

例えば、壊変前後の原子の質量差をエネルギーに換算した値が2.000 MeVだったとしましょう。

この場合、β⁺壊変によって放出されるエネルギーは、

2.000 MeV − 1.022 MeV ＝ 0.978 MeV

となります。

このエネルギーは、主に陽電子とニュートリノの運動エネルギーとして分配されます。

ここで大切なのは、1.022 MeVを外部から吸収する必要があるわけではないということです。

β⁺壊変では、壊変前後の質量差に相当するエネルギーを利用して、陽子から中性子への変化や陽電子の生成が起こるのです。

β⁺壊変で放出される陽電子

β⁺壊変によって放出された陽電子は、その後どうなるのでしょうか？
ここでは、陽電子の行方と代表的なβ⁺放出核種について見ていきましょう。

陽電子と消滅放射線

β⁺壊変によって放出された陽電子は、物質中で周囲の原子と相互作用しながらエネルギーを失っていきます。

そして、最終的に電子と出会うと、互いの質量がエネルギーに変換され、消滅放射線と呼ばれる光子を放出します。

通常、このときには511 keVの光子が2個、ほぼ反対方向に放出されます。

この現象は、PET検査にも利用されています。

陽電子と電子が消滅する仕組みや消滅放射線の特徴については、別の記事で詳しく紹介します。

D10：陽電子のその後

代表的なβ⁺放出核種

β⁺壊変を起こす代表的な放射性核種には、次のようなものがあります。

核種	半減期
¹¹C	約20分
¹³N	約10分
¹⁵O	約2分
¹⁸F	約110分
²²Na	約2.6年
⁶⁸Ga	約68分

このうち、¹¹C、¹³N、¹⁵O、¹⁸F、⁶⁸Gaなどは、PET検査に利用される核種です。

また、²²Naは半減期が比較的長く、陽電子だけでなくγ線も放出するため、放射線計測などにも利用されています。

なお、β⁺壊変を起こす核種の中には、軌道電子捕獲も起こすものがあります。
そのため、β⁺放出核種が必ずしもβ⁺壊変だけを起こすわけではありません。

実際の過去問を見てみよう

2025年に実施された第70回の第一種放射線取扱主任者試験から問8のご紹介。

β⁺壊変における壊変前後の全質量変化を式として適切なものはどれか。ただし、原子番号が Z、中性子数が N の原子の質量を M(Z, N) と表すものとし、電子の質量を mₑ とする。

M(Z, N) − M(Z − 1, N + 1)
M(Z, N) − M(Z + 1, N − 1)
M(Z, N) − M(Z − 1, N + 1) − mₑ
M(Z, N) − M(Z − 1, N + 1) − 2mₑ
M(Z, N) − M(Z + 1, N − 1) − mₑ

答えを確認する。

D07　β⁻壊変

たなまる — Tue, 20 Oct 2026 23:49:17 +0000

β⁻壊変は、中性子が過剰な原子核で起こりやすい放射性壊変の一つです。
原子核内の中性子が陽子に変化することで、原子番号が1つ増加します。

では、なぜ中性子が過剰な原子核ではβ⁻壊変が起こりやすいのでしょうか。
今回は、安定核種との関係を踏まえながら、β⁻壊変の仕組みや放出される粒子の特徴を見ていきましょう。

β⁻壊変が起こりやすい原子核

β⁻壊変は、原子核内の中性子が過剰な場合に起こりやすい壊変です。
では、どのようにして中性子が過剰なのかを判断すればよいのでしょうか。

その判断の基準となるのが「安定核種」です。

安定核種と中性子過剰核種

β⁻壊変は、安定核種に対して質量数の大きい核種（中性子過剰核種）で起こりやすい壊変です。

質量数は、原子核を構成する陽子と中性子の合計数のことです。
同じ元素であれば陽子数は変わらないため、質量数が大きいほど中性子の数が多いことになります。

例えば、炭素には安定核種である¹²Cや¹³Cがあります。
一方、放射性核種である¹⁴Cは、¹²Cや¹³Cよりも質量数が大きく、中性子が過剰な状態です。

このような原子核では、中性子が陽子に変化するβ⁻壊変が起こりやすくなります。

安定核種を覚える理由

放射性核種には非常に多くの種類がありますが、そのすべてについて壊変形式を一つずつ暗記するのは大変ですよね。

そこで役立つのが、安定核種を基準に考える方法です。

現在知られている安定核種は約300種類弱なのに対し、放射性核種は約3,000種類もあります。
つまり、放射性核種を片っ端から覚えるよりも、安定核種を覚えておく方が、はるかに少ない暗記量で済むわけです。

例えば、ある元素の安定核種を知っていれば、その元素の放射性核種について次のように考えることができます。

安定核種より質量数が大きい場合：中性子が過剰なので、β⁻壊変が起こりやすい。
安定核種より質量数が小さい場合：陽子が相対的に過剰なので、β⁺壊変や軌道電子捕獲が起こりやすい。

もちろん、実際の壊変形式は原子核のエネルギー状態などにも左右されるため、すべての核種がこのルールだけで決まるわけではありません。

それでも、安定核種を覚えておけば、未知の放射性核種についても壊変形式を予測する手がかりになります。

丸暗記するだけでなく、覚えた知識を使って考えることが大切ですよ。

300種類も覚えるんかいな～？

大丈夫。
代表的なものをピックアップすれば、もっと少ないよ。
50種類くらいじゃないかな？

β⁻壊変の仕組み

β⁻壊変では、原子核を構成する中性子が陽子に変化し、同時に2種類の粒子が放出されます。
まずは、原子核の内部でどのような変化が起こっているのかを見ていきましょう。

中性子から陽子への変化

β⁻壊変は原子核内の中性子が陽子に変化する壊変です。
※上図では中性子が大きい白丸、陽子が大きいグレーの丸です。

中性子と陽子は、どちらも原子核を構成する粒子ですが、電荷が異なります。
中性子は電荷を持たないのに対し、陽子は正の電荷を持っています。

そのため、中性子が陽子に変化すると、原子核全体の正の電荷が1つ増えることになります。

なお、中性子が陽子に変化する詳しい仕組みについては、クォークの変化に注目して別に紹介します。

D09：クォークで考えるβ壊変

β⁻粒子と反ニュートリノの放出

原子核内の中性子が陽子に変化すると、原子核からβ⁻粒子である陰電子と反ニュートリノが放出されます。

陰電子は負の電荷を持つ粒子で、β⁻壊変によって放出される陰電子をβ⁻粒子といいます。
一方、反ニュートリノは電荷を持たず、物質とほとんど相互作用しない粒子です。

つまり、β⁻壊変では中性子が陽子に変化すると同時に、陰電子と反ニュートリノが新たに生成され、原子核から放出されるわけです。

原子番号と質量数の変化

β⁻壊変では、中性子が陽子に変化するため、原子核内の陽子数が1つ増えます。

原子番号は陽子の数で決まるので、β⁻壊変では原子番号が1つ増加し、質量数は変化しません。

質量数は陽子数と中性子数の合計なので、中性子が1つ減って陽子が1つ増えても、合計数は変わらないからです。

例えば、炭素14（¹⁴C）がβ⁻壊変すると、窒素14（¹⁴N）に変化します。

壊変前の¹⁴C：陽子6個、中性子8個　→　質量数14
壊変後の¹⁴N：陽子7個、中性子7個　→　質量数14

このように、原子番号は6から7に増加しますが、質量数は14のままです。

原子番号が変化するということは、別の元素に変わるということでもあります。
β⁻壊変では、周期表で1つ右隣の元素に変わると覚えておきましょう。

こら、周期表も覚えなアカンわけや！

私だって学生時代には110番まで覚えたぜ～。
今は忘れたけどな。

β⁻壊変の特徴

β⁻壊変の仕組みがわかったところで、次はβ⁻粒子のエネルギーや壊変図の特徴を見ていきましょう。
また、代表的なβ⁻放出核種についても紹介します。

β⁻粒子の連続エネルギースペクトル

β⁻壊変では、陰電子と反ニュートリノの2種類の粒子が放出されます。

このとき、壊変によって放出されるエネルギーは、陰電子と反ニュートリノなどに分配されます。
そのため、陰電子が受け取るエネルギーは壊変ごとに異なります。

つまり、β⁻粒子のエネルギースペクトルは連続スペクトルになります。

この特徴については、β壊変の総論で紹介したとおりです。

壊変図の矢印の向き

壊変図とは、放射性核種が壊変するときのエネルギーの変化や、壊変後の核種などを示した図のことです。

壊変図では、一般的に横方向に原子番号、縦方向にエネルギーを表します。

β⁻壊変では原子番号が1つ増加するため、壊変図では右方向に移動します。
また、壊変によってエネルギーが放出されるため、エネルギーの低い方向へ移動します。

したがって、β⁻壊変は壊変図で右下への矢印で示されます。
※図中の赤矢印がβ⁻壊変を示しています。

代表的なβ⁻放出核種

β⁻壊変を起こす放射性核種は数多くありますが、ここでは代表的な核種とβ⁻粒子の最大エネルギーを紹介します。

暗記ゴロ	核種	最大エネルギー
イ	⁹⁰Y	2.28 MeV
リ	³²P	1.71 MeV
タ	²⁰⁴Tl	0.763 MeV
ク	⁸⁵Kr	0.672 MeV
ス	⁹⁰Sr	0.540 MeV
カ	⁴⁵Ca	0.257 MeV
プ	¹⁴⁷Pm	0.225 MeV
イ	³⁵S	0.167 MeV
タ	¹⁴C	0.156 MeV
ニ	⁶³Ni	0.0669 MeV
ト	³H	0.0186 MeV

β⁻粒子は連続エネルギースペクトルを持つため、すべてのβ⁻粒子がこのエネルギーを持っているわけではありません。

ちなみに、表の核種は最大エネルギーの大きい順に並べてあります。

そこで、覚えるためのゴロがこちら！

「イリタクスカプイタニト」

ちょっと不思議な言葉ですが、順番を覚えておけば、代表的なβ⁻放出核種のエネルギーの大小関係を思い出す手がかりになります。

まずは核種の順番を覚えて、余裕があれば最大エネルギーも確認しておきましょう。

イリタクス～ってなんなん？
キッショイわ～。

私が学生時代に先生が言ってたんですがね・・・
意外とこのゴロが覚えられるのよ。

このゴロは物理的に正確というより、
試験問題を解くうえの正誤判定から作られたものなんだ。
だから、実施には少量のγ線放出をするものも含まれているよ。

実際の過去問を見てみよう

今回は趣向を変えて・・・
2010年に実施された第55回第一種放射線取扱主任者試験から問8のご紹介。

次のうち、純β線放出核種でないものはどれか。

¹⁴C
³⁵S
⁴⁷Ca
⁹⁰Sr
⁹⁰Y

答えを確認する。

D06　β壊変系総論

たなまる — Tue, 20 Oct 2026 10:29:54 +0000

原子核が放射線を放出して、別の原子核に変わる現象を「放射性壊変」といいます。
その中でも、原子番号が変化するのに、質量数は変わらないという特徴をもつのが「β壊変系」です。

β壊変系には、β⁻壊変、β⁺壊変、軌道電子捕獲の3つの形式があります。
また、β壊変では「ニュートリノ」と呼ばれる粒子が重要な役割を果たしています。

今回は、β壊変系の3つの形式を紹介するとともに、β線のエネルギーやニュートリノの基本的な性質について大まかに見ていきましょう。

β壊変系の3つの形式

β壊変系には、β⁻壊変、β⁺壊変、軌道電子捕獲の3つの形式があります。
いずれも原子核の中で陽子と中性子の数が変化する現象ですが、その変化の仕方には違いがあります。

まずは、それぞれの特徴を見ていきましょう。

β⁻壊変

陰電子を放出し、原子核の中にある中性子が陽子に変わる現象をβ⁻壊変といいます。
このとき、反ニュートリノも放出されます。

中性子が陽子に変わるため、原子番号は1増加しますが、質量数は変化しません。

β⁻壊変の詳しい仕組みは、次の記事で紹介します。

D07：β⁻壊変

β⁺壊変

陽電子を放出し、原子核の中にある陽子が中性子に変わる現象をβ⁺壊変といいます。
このとき、ニュートリノも放出されます。

陽子が中性子に変わるため、原子番号は1減少しますが、質量数は変化しません。

β⁺壊変の詳しい仕組みは、次の記事で紹介します。

D08：β⁺壊変

軌道電子捕獲

電子の放出を伴わず、原子核の中にある陽子が中性子に変わる現象を軌道電子捕獲といいます。
この現象では、原子核が軌道電子を捕獲し、ニュートリノを放出します。

β⁺壊変と同じように、原子番号は1減少しますが、質量数は変化しません。

なお、軌道電子捕獲では、β⁻壊変やβ⁺壊変とは異なり、β線は放出されません。

軌道電子捕獲の詳しい仕組みは、次の記事で紹介します。

D11：軌道電子捕獲

β壊変系と同重変換

β壊変系では、原子核の中にある陽子と中性子の数が変化しますが、陽子と中性子の合計数は変わりません。
そのため、β壊変系は質量数が変化しないので、同重変換ともいいます。

例えば、β⁻壊変では中性子が陽子に変わるため、原子番号は1増加します。
一方、β⁺壊変と軌道電子捕獲では陽子が中性子に変わるため、原子番号は1減少します。

このように、β壊変系では原子番号が変化しても、質量数は変化しないことが共通の特徴です。

どういうことや？

牛助はカレーでもラーメンでも10kg食べるだろ？
胃袋の中身は変わっても体重は変わらないってことさ。

β線のエネルギー

β⁻壊変やβ⁺壊変では、原子核からβ線が放出されます。
このβ線には、α線などとは異なるエネルギーの特徴があります。

β線の連続エネルギースペクトル

β線のエネルギースペクトルは、連続スペクトルです。
つまり、放出されるβ線のエネルギーは一定ではなく、さまざまな値をとります。

これは、β壊変で放出されるエネルギーが、β線とニュートリノ（または反ニュートリノ）に分配されるためです。

β線が受け取るエネルギーが大きければ、ニュートリノが受け取るエネルギーは小さくなります。
反対に、β線が受け取るエネルギーが小さければ、ニュートリノが受け取るエネルギーは大きくなります。

このように、エネルギーの分配割合が壊変ごとに異なるため、β線のエネルギーは連続的な分布を示します。

β線の最大エネルギーと平均エネルギー

β線のエネルギーは、最大値で表記します。
これは、β線が壊変ごとに異なるエネルギーをもつため、エネルギーの上限を基準にして表すということです。

また、β線のエネルギーの平均値は、最大値の約1/3で近似できます。

例えば、最大エネルギーが1.5 MeVのβ線であれば、平均エネルギーは約0.5 MeVと見積もることができます。

ただし、これはあくまで近似であり、実際の平均エネルギーは核種によって異なります。

あくまで近似よ。
だいたいってことね。

ニュートリノの性質

β壊変では、β線とともにニュートリノや反ニュートリノが放出されます。
ニュートリノは非常に小さな質量をもつ粒子で、物質とほとんど反応しないという特徴があります。

ここでは、ニュートリノの基本的な性質を見ていきましょう。

ニュートリノの質量とスピン

ニュートリノの質量は非常に小さく、ほぼ0とみなすことができます。
実際には質量をもつことが分かっていますが、放射線物理学では0として扱うことがあります。

また、ニュートリノのスピンは1/2です。
スピンとは、粒子がもつ角運動量の一種で、素粒子の性質を表す重要な物理量です。

ニュートリノには左巻き、反ニュートリノには右巻きという特徴があります。
これは、粒子の進行方向に対するスピンの向きの違いを表しています。

ニュートリノに作用する力

ニュートリノに作用する力は、素粒子の相互作用のうち、重力を除けば弱い力だけです。

弱い力は、β壊変を引き起こす相互作用でもあります。

ニュートリノは電荷をもたないため、電磁気力による相互作用を起こしません。
また、強い力による相互作用も起こさないため、物質の中を通過してもほとんど反応しません。

そのため、ニュートリノは非常に検出が難しい粒子として知られています。

ちょい待ち！
質量が0なら、重力の影響もないんちゃうか？

おっ！牛助、珍しく鋭いじゃないか！
実は重力は質量のないものにも影響を与えるんだ。
質量のない光子だって、重力の影響はあるんだよ。

まぁまぁ。国試には出ないからその辺で・・・

実際の過去問を見てみよう

1999年に実施された第51回国家試験から問21のご紹介。
相変わらず古い問題が大好きなんです。笑

β壊変について誤っているのはどれか。

β⁻壊変では核内の中性子が崩壊する。
電子捕獲ではニュートリノが放出される。
電子捕獲に引き続いて特性エックス線または電子が放出される。
β⁻壊変に伴うニュートリノのエネルギーは連続スペクトルである。
β壊変では質量数が変わる。

答えを確認する。

D05　α壊変

たなまる — Tue, 20 Oct 2026 09:33:32 +0000

放射性壊変にはいくつかの種類があり、その代表的なものの一つが「α壊変」です。

α壊変では、原子核からα粒子が放出され、別の原子核へと変化します。
では、α壊変はどのような原子核で起こり、放出されるα粒子のエネルギーにはどのような特徴があるのでしょうか。

今回は、α壊変の仕組みから壊変エネルギーの分配までを見ていきましょう。

α壊変の特徴

α壊変は、放射性壊変の代表的な形式の一つです。
原子核からα粒子が放出されることで、原子番号と質量数が変化します。

まずは、α壊変の基本的な仕組みと特徴から見ていきましょう。

α壊変の仕組み

α壊変とは、不安定な原子核がα粒子を放出し、別の原子核へと変化する現象です。

α粒子の正体は、質量数4、原子番号2のヘリウム原子核です。
陽子2個と中性子2個で構成されており、電子を持たないため、電荷は＋2となります。

α壊変が起こると、原子核から陽子2個と中性子2個が失われるため、娘核種の質量数は4減少し、原子番号は2減少します。

例えば、ラジウム226がα壊変すると、ラドン222へと変化します。

²²⁶Ra → ²²²Rn ＋ ⁴He

このように、α壊変では元素そのものが別の元素へと変化するのが特徴です。

α壊変が起こりやすい原子核

α壊変は、原子番号の大きい核種で起こりやすい壊変形式です。

特に、ウランやラジウムなどの重い原子核で多く見られます。

原子番号が大きくなると、原子核内の陽子の数が増え、陽子同士の電気的な反発力も大きくなります。
そのため、重い原子核の中には、α粒子を放出することで、より安定した状態へ変化するものがあります。

α壊変によるエネルギーの放出

放射性壊変の際に放出されるエネルギーを、壊変エネルギーといいます。
壊変エネルギーは、記号Qで表されるため、Q値とも呼ばれます。

壊変前後では原子核の質量が変化し、その質量差に相当するエネルギーが放出されます。

α壊変の場合、壊変エネルギーは娘核種の運動エネルギーに変換され、その分配比率は核種の種類によって異なります。

α壊変で放出されるα粒子のエネルギーは、多くの場合4〜9MeV程度です。

また、α壊変では特定のエネルギーを持つα粒子が放出されるため、α粒子のエネルギースペクトルは線スペクトルとなります。

これは、原子核のエネルギー状態が連続的ではなく、決まった値を持つためです。

α粒子のエネルギーと壊変定数

α壊変で放出されるα粒子のエネルギーは、核種によって異なります。
そして、このエネルギーの大きさは、壊変の起こりやすさとも深い関係があります。

ここでは、α粒子のエネルギーと壊変定数の関係、さらにα粒子が原子核の外へ放出される仕組みを見ていきましょう。

ガイガー・ヌッタルの法則

α壊変では、放出されるα粒子のエネルギーが大きい核種ほど、壊変が起こりやすいという特徴があります。

つまり、壊変定数の大きい核種ほど、半減期が短く、放出するα粒子のエネルギーが大きくなります。

この関係を、ガイガー・ヌッタルの法則といいます。

壊変定数とは、単位時間あたりに原子核が壊変する確率を表す量です。
壊変定数が大きいほど壊変が起こりやすく、半減期は短くなります。

したがって、ガイガー・ヌッタルの法則では、次の関係が成り立ちます。

α粒子のエネルギーが大きい → 壊変定数が大きい → 半減期が短い
α粒子のエネルギーが小さい → 壊変定数が小さい → 半減期が長い

α粒子のエネルギーと半減期には、このような関係があることを覚えておきましょう。

トンネル効果

では、α粒子はどのようにして原子核の外へ放出されるのでしょうか。

原子核の内部では、α粒子は核力によって閉じ込められています。
さらに、α粒子と娘核種はどちらも正の電荷を持っているため、原子核の外へ出るには、電気的な反発力によるエネルギーの壁を越える必要があります。

この壁を「クーロン障壁」といいます。

α粒子のエネルギーは一般に4〜9MeV程度ですが、クーロン障壁の高さは25MeV程度以上です。

普通に考えれば、エネルギーが足りないα粒子は、この壁を越えられないはずですよね。

ところが、量子力学の世界では、粒子がエネルギーの壁を越えるだけのエネルギーを持っていなくても、一定の確率で壁を通り抜けることがあります。

この現象を、トンネル効果といいます。

α粒子は、このトンネル効果によって原子核の外へ放出されるのです。

また、α粒子のエネルギーが大きいほど、クーロン障壁を通り抜ける確率も高くなります。

これが、α粒子のエネルギーが大きい核種ほど壊変定数が大きくなる理由です。

どうやって穴掘るんや？

いやいや。
掘っているように見えるだけで、実際には掘ってないよ。

なんや。
ガテン系やと思たのに。

α壊変のQ値とエネルギー分配

α壊変では、α粒子だけでなく、娘核種も運動エネルギーを持ちます。
では、壊変によって放出されたエネルギーは、α粒子と娘核種にどのような割合で分配されるのでしょうか。

ここでは、壊変エネルギーの分配について、実際の計算例を使って見ていきましょう。

壊変エネルギーとQ値

放射性壊変の際に放出されるエネルギーを壊変エネルギーといい、Q値とも呼びます。

α壊変では、壊変前後の質量差に相当するエネルギーが、α粒子と娘核種の運動エネルギーに分配されます。

例えば、壊変前の原子核が静止していて、娘核種が励起されない場合、Q値は次のように表せます。

Q = Eα + E娘核種

つまり、α粒子と娘核種が持つ運動エネルギーを合計すると、Q値になるということです。

質量数の逆比によるエネルギー分配

α壊変のQ値は、α粒子と娘核種の質量数の逆比で分配されます。

これは、運動量保存の法則によるものです。

壊変前の原子核が静止している場合、α粒子と娘核種は互いに反対方向へ飛び出します。
このとき、両者の運動量の大きさは等しくなります。

運動量 $ p $ は「 $ p=mv $ 」で求められるため、質量が小さいα粒子ほど、速度が大きくなるのです。
※mは質量、ｖは速度です。

一方、運動エネルギーは「質量×速度の2乗÷2」で求められます。

$$
E=\frac{1}{2}mv^2
$$

つまり、運動エネルギーには速度が2乗で影響するため、質量の小さいα粒子の方が大きな運動エネルギーを持つことになります。

実際に、運動量をp、質量をmとすると、運動エネルギーEは次のように表せます。

$$
E = \frac{p²} {2m}
$$

この式から、運動量が等しい場合、運動エネルギーは質量に反比例することがわかります。

例えば、娘核種の質量数が143の場合、α粒子の質量数は4なので、運動エネルギーの比率は次のようになります。

娘核種：α粒子 = 4：143

このように、α壊変では質量の小さいα粒子がQ値の大部分を受け取り、質量の大きい娘核種にはわずかなエネルギーしか分配されません。

なんかイメージしにくいな・・・

じゃ、私と牛助ちゃんで尻相撲したらどうなる？

そら、軽い方が吹っ飛ぶやろな。

そういうこと。
お互いに押し合うと、軽い方が早く動くんだ。

ほな、オレが吹っ飛ぶやん！

牛助ちゃん・・・

サマリウム147のα壊変と計算例

実際に、サマリウム147がα壊変してネオジム143になる場合を考えてみましょう。

サマリウム147は、α粒子を放出することでネオジム143へと変化します。

¹⁴⁷Sm → ¹⁴³Nd + ⁴He + 2.23 MeV

この壊変のQ値は2.23MeVです。

娘核種とα粒子の質量数の比率は143：4なので、Q値の分配比は4：143になります。

したがって、α粒子の運動エネルギーEαは、次のように求められます。

$$
\begin{aligned}
E_α&=2.23 \times \frac{143}{143+4} \\[6pt]
&=2.17 \mathrm{[MeV]}
\end{aligned}
$$

一方、娘核種の運動エネルギーE娘核種は、次のようになります。

$$
\begin{aligned}
E_娘&=2.23 \times \frac{4}{143+4} \\[6pt]
&=0.06 \mathrm{[MeV]}
\end{aligned}
$$

壊変エネルギーは核種によって決まった値になり、その比率も質量数で固定されます。
ゆえにα粒子の運動エネルギーは1つに定まり、線スペクトルを示すことにもつながります。

実際の過去問を見てみよう

2015年に実施された第67回国家試験からAM72のご紹介。
ただし、複数解だったため、オリジナルより加工してあります。

α崩壊で正しいのはどれか。2つ選べ。

天然に存在する系列には2つの種類がある。
娘核とα粒子の質量の和は親核の質量に等しい。
クーロン障壁のエネルギーよりも小さくても生じる。
トンネル効果は量子力学で説明することができる。
放射されるα粒子の運動エネルギーは連続スペクトルとなる。

答えを確認する。

D04　壊変図

たなまる — Tue, 20 Oct 2026 07:01:05 +0000

放射性核種が壊変するとき、どのような放射線が放出され、どのような核種へ変化するのでしょうか。

こうした壊変の過程を図で表したものを「壊変図」といいます。
壊変図には、半減期や壊変形式、放出される放射線のエネルギーなど、さまざまな情報が記載されています。

今回は、壊変図の基本的な読み方を確認し、代表的な核種の壊変図を実際に見ていきましょう。

壊変図とは

放射性核種が壊変するときには、どの核種がどのような放射線を出し、どの核種へ変化するのかという情報が関係してきます。

こうした壊変のようすを図で表したものが壊変図です。
壊変図は壊変図式、または崩壊図とよばれることもあります。

文字だけで覚えようとすると分かりにくい内容でも、壊変図を見ると「どこからどこへ移るのか」「どの放射線が出るのか」がひと目でつかみやすくなります。
放射性核種の特徴を整理するときに、とても便利な図といえます。

壊変図に記載される情報

壊変図には、放射性核種の壊変に関するいくつかの情報がまとめて示されています。
まずは、どのような情報が記載されているのかを整理しておきましょう。

壊変図に記載される主な情報は、次の5つです。

・親核種と娘核種の元素記号および質量数
・親核種の半減期
・親核種の壊変形式と壊変割合（分岐比）
・放射線の種類とエネルギー
・娘核種の励起状態のときのエネルギー準位

親核種とは、これから壊変するもとの核種のことです。
反対に、壊変によって新しく生じる核種を娘核種といいます。

また、親核種の近くには半減期が記載されます。
半減期は、その放射性核種の数が半分に減るまでの時間でしたね。

壊変図には、どのような壊変形式で壊変するかも書かれています。
たとえば、β⁻壊変、β⁺壊変、軌道電子捕獲（EC）などです。
さらに、それぞれの壊変がどのくらいの割合で起こるかという壊変割合も示されます。
これは分岐比とよばれることもあります。

放射線の種類とエネルギーも重要です。
特にγ線については、何keVのγ線が出るのか、またそのγ線がどのくらいの割合で放出されるのかが記載されます。

さらに、娘核種が励起状態を経る場合には、それぞれのエネルギー準位もkeVで示されます。
この情報を見ることで、どの準位からどの準位へ遷移したのかが分かります。

なお、壊変図には核スピンやパリティが書かれていることもありますが、ここでは省略しています。
ここでは、よく使う基本的な情報にしぼって見ていきましょう。

壊変図の基本的な読み方

壊変図では、横軸が原子番号、縦軸がエネルギーを表しています。

横軸は右へ進むほど原子番号が大きくなり、縦軸は上へ進むほどエネルギーが高くなります。

そのため、β⁻壊変は右下方向、β⁺壊変や軌道電子捕獲（EC）は左下方向の矢印で表されます。
一方、γ線の放出では原子番号が変化しないため、矢印は真下に向かいます。

壊変図を読むときは、まず親核種を見るところから始めます。
図の上側に親核種が書かれていることが多く、そこから壊変が進んでいきます。

次に、その親核種がどのような壊変形式をとるかを確認します。
β⁻壊変なのか、β⁺壊変なのか、あるいは軌道電子捕獲なのかを見ることで、どのように核種が変化するのかが分かります。

あわせて、壊変割合にも注目します。
1つの核種が1通りだけで壊変するとは限らず、複数の壊変形式をもつこともあります。
そのため、「どの壊変が主なのか」を割合で確認することが大切です。

そのあとに、娘核種のエネルギー準位を見ます。
準位が複数ある場合は、励起状態を経てから基底状態へ移ることがあります。
このとき、上の準位から下の準位へ遷移するとγ線が放出されます。

γ線の表示では、エネルギーはkeV、放出割合は％で示されます。
つまり、keVと書かれていればエネルギー、％と書かれていれば放出割合だと判断できます。
数字が並んでいても、単位を見ると見分けやすくなります。

このように、壊変図は「親核種を見る」「壊変形式と割合を見る」「娘核種とエネルギー準位を見る」という順で読むと整理しやすいです。
最初は難しそうに見えるかもしれませんが、見る場所を順番に決めておくと読み取りやすくなります。

代表的な核種の壊変図

壊変図の基本的な読み方が分かったところで、実際の放射性核種の壊変図を見ていきましょう。

ここでは、代表的な核種であるコバルト60（⁶⁰Co）とセシウム137（¹³⁷Cs）、さらに複数の壊変形式をもつ銅64（⁶⁴Cu）を紹介します。

コバルト60（⁶⁰Co）の壊変図

コバルト60（⁶⁰Co）は、半減期が約5.27年の放射性核種です。

⁶⁰Coはβ⁻壊変によってニッケル60（⁶⁰Ni）へ変化します。
このとき、約99.9％は⁶⁰Niの励起状態へ壊変します。

励起状態となった⁶⁰Niは、2段階の遷移によって基底状態へ移ります。
その際、約1173 keVと約1332 keVのγ線が順番に放出されます。

つまり、⁶⁰Coはβ⁻壊変を起こし、その後に2本のγ線を放出するのが代表的な壊変の流れです。

コレ知ってんで！
メッチャ有名なやつやろ？

そうだね。
エネルギーも覚えておこうね。

セシウム137（¹³⁷Cs）の壊変図

セシウム137（¹³⁷Cs）は、半減期が約30.17年の放射性核種です。

¹³⁷Csはβ⁻壊変によってバリウム137（¹³⁷Ba）へ変化します。
このとき、約94.4％は¹³⁷Baの準安定状態（¹³⁷ᵐBa）へ壊変し、残りの約5.6％は基底状態へ直接壊変します。

準安定状態となった¹³⁷ᵐBaは、核異性体転移（IT）によって基底状態へ移ります。
この際、約662 keVのγ線が放出されます。

ただし、核異性体転移ではγ線の放出だけでなく、内部転換も起こります。
そのため、662 keVのγ線の放出割合は約85％となります。
※図中の100%は転移割合です。

¹³⁷Csは、約662 keVのγ線を放出する核種として覚えておきましょう。

これは主任者試験でよく出てくるやつです。
内部転換係数の問題でよく登場しますよ。

銅64（⁶⁴Cu）の壊変図

銅64（⁶⁴Cu）は、半減期が約12.7時間の放射性核種です。

⁶⁴Cuの特徴は、1つの核種で複数の壊変形式を起こすことです。

⁶⁴Cuは、β⁻壊変によって亜鉛64（⁶⁴Zn）へ変化します。
一方、β⁺壊変や軌道電子捕獲（EC）によってニッケル64（⁶⁴Ni）へ変化することもあります。

つまり、同じ親核種であっても、壊変形式によって異なる娘核種が生成されるのです。

さらに、軌道電子捕獲によって⁶⁴Niの励起状態が生成される場合もあります。
この励起状態から基底状態へ遷移するときには、約1346 keVのγ線が放出されます。

このように、⁶⁴Cuはβ⁻壊変、β⁺壊変、軌道電子捕獲という3種類の壊変形式をもつ核種です。

α壊変や核分裂を除く代表的な壊変形式が、1つの壊変図に登場する例として覚えておきましょう。

壊変のデパートみたいなヤツやなぁ。

その通りなんだよ。
色んな壊変を起こす代表ってことを覚えておくといいよ。

実際の過去問を見てみよう

2007年に実施された第59回国家試験から問44のご紹介。

壊変図（赤線）が示す壊変はどれか。2つ選べ。

α
β⁻
β⁺
EC
γ

答えを確認する。

勉強嫌いの放物

D13 内部転換

内部転換の仕組み

内部転換とは

軌道電子がエネルギーを受け取る仕組み

内部転換電子の特徴

内部転換電子の運動エネルギー

内部転換電子の線スペクトル

内部転換係数

内部転換係数とは

内部転換係数と原子番号・γ線エネルギーの関係

原子核の励起時間と内部転換の関係

内部転換に伴う特性X線とオージェ電子

実際の過去問を見てみよう

D12 γ線放出

γ線放出の仕組み

γ線放出とエネルギー準位

γ線の線スペクトル

γ線放出と壊変図

γ線放出に関係する現象

メスバウアー効果

核異性体転移

γ線放出と原子核の反跳

γ線と原子核の運動量

原子核の反跳エネルギー

実際の過去問を見てみよう

D11 軌道電子捕獲

軌道電子捕獲の仕組み

陽子から中性子への変化

ニュートリノの放出

原子番号と質量数の変化

軌道電子捕獲の特徴

β⁺壊変との競合とエネルギー条件

K殻電子の捕獲

特性X線とオージェ電子の放出

実際の過去問を見てみよう

D10 陽電子のその後

陽電子の性質

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陽電子のエネルギー損失

対消滅と消滅放射線

消滅放射線のエネルギー

消滅放射線の放出方向

消滅放射線のスペクトル

ポジトロニウム

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D09 クォークで考えるβ壊変

陽子と中性子を構成するクォーク

アップクォークとダウンクォーク

クォークの電荷と核子の構成

β壊変とウィークボソン

β⁻壊変におけるクォークの変化

β⁺壊変におけるクォークの変化

β⁺壊変とエネルギー

クォークの質量差とβ⁺壊変の成立条件

まとめ

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この記事を書いた人

D08 β⁺壊変

β⁺壊変の仕組み

β⁺壊変が起こりやすい核種

陽子から中性子への変化

陽電子とニュートリノの放出

β⁺壊変の特徴

エネルギースペクトル

壊変図の矢印

原子番号と質量数の変化

β⁺壊変の成立条件

β⁺壊変に必要な1.022 MeV

壊変エネルギーと質量差

β⁺壊変で放出される陽電子

陽電子と消滅放射線

代表的なβ⁺放出核種

実際の過去問を見てみよう

D07 β⁻壊変

β⁻壊変が起こりやすい原子核

安定核種と中性子過剰核種

安定核種を覚える理由

D13　内部転換

D12　γ線放出

D11　軌道電子捕獲

D10　陽電子のその後

D09　クォークで考えるβ壊変

D08　β⁺壊変

D07　β⁻壊変

D06　β壊変系総論

D05　α壊変

D04　壊変図