Protonsönderfall ( protonemission , protonradioaktivitet ) är en av de typer av radioaktivt sönderfall där atomkärnan avger en proton .
( A , Z ) → ( A - 1, Z -1) + p .Protonsönderfall ska inte förväxlas med protonsönderfall , en hypotetisk process som inte bevarar baryontalet .
Protonsönderfall kan inträffa från högt exciterade tillstånd i kärnan efter beta-sönderfall (i vilket fall processen kallas beta-fördröjt protonsönderfall) eller från grundtillståndet (eller lågt liggande isomertillstånd ) för mycket protonrika kärnor; i det senare fallet är processen mycket lik alfasönderfall . Protonsönderfall konkurrerar vanligtvis med de typiska beta-sönderfallssätten för fångst av protonrik kärn- elektroninfångning och positronsönderfall .
För att protonen ska lämna kärnan måste protonseparationsenergin vara negativ - i det här fallet är protonen inte bunden och tunnlar ut ur kärnan genom Coulomb-barriären på en begränsad tid. Protonemission observeras inte i nuklider som finns i naturen; kärnor som sönderfaller genom denna kanal kan produceras genom kärnreaktioner , vanligtvis med hjälp av en partikelaccelerator .
Även om momentana (d.v.s. inte beta-fördröjda) protonemission observerades från det isomera tillståndet av kobolt-53 så tidigt som 1969 [1] hittades inte andra sådana protonemitterande tillstånd förrän 1981 , då protonradioaktiviteten i grundtillståndet av lutetium-151 och thulium -147 upptäcktes i experiment vid Center for Heavy Ion Research (GSI) i Västtyskland [2] [3] . Efter detta genombrott började forskningen inom detta område utvecklas snabbt, och idag har mer än 25 isotoper upptäckts som sönderfaller från marktillståndet (eller isomer) genom denna kanal [4] . Studiet av protonsönderfall bidrog till studiet av kärnornas deformationer, massa och struktur. Denna process är ett rent exempel på kvanttunnelering (i motsats till alfasönderfall, där sannolikheten för sönderfall är något maskerad av sannolikheten för bildandet av en alfa). kluster i kärnan och andra sidofaktorer).
År 2002 observerades för första gången processen med samtidig emission av två protoner ( två-protonsönderfall ) som förutspåddes 1991 [5] . Det upptäcktes i järn-45 isotopen i experiment vid GSI och GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds, nära Caen , Frankrike). 2005 upptäcktes experimentellt att zink-54 också genomgår två-protonsönderfall. För närvarande har tvåprotonsönderfall upptäckts i 13 nuklider [4] .