Isomérie nucléaire

Résumé

L’isomérie nucléaire est le fait qu'un même noyau atomique puisse exister dans des états énergétiques distincts caractérisés chacun par un spin et une énergie d'excitation particuliers. L’état correspondant au niveau d'énergie le plus bas est appelé état fondamental : c'est celui dans lequel on trouve naturellement tous les nucléides. Les états d'énergie plus élevée, s'ils existent, sont appelés isomères nucléaires de l'isotope considéré ; ils sont généralement très instables et résultent la plupart du temps d'une désintégration radioactive. 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

Source officielle

https://fr.wikipedia.org/wiki/Isom%C3%A9rie_nucl%C3%A9aire

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Dynamical Control of Nuclear Isomer Depletion via Electron Vortex Beams

Fabrizio Carbone, Simone Gargiulo

Some nuclear isomers are known to store a large amount of energy over long periods of time, with a very high energy-to-mass ratio. Here, we describe a protocol to achieve the external control of the isomeric nuclear decay by using electron vortex beams whose wave function has been especially designed and reshaped on demand. Recombination of these electrons into the isomer???s atomic shell can lead to the controlled release of the stored nuclear energy. On the example of 93mMo, we show theoretically that the use of tailored electron vortex beams increases the depletion by 4 orders of magnitude compared to the spontaneous nuclear decay of the isomer. Furthermore, specific orbitals can sustain an enhancement of the recombination cross section for vortex electron beams by as much as 6 orders of magnitude, providing a handle for manipulating the capture mechanism. These findings open new prospects for controlling the interplay between atomic and nuclear degrees of freedom, with potential energy-related and high-energy radiation source applications.

AMER PHYSICAL SOC2022

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Acid-base-induced fac → mer isomerization of luminescent iridium(iii) complexes

Farzaneh Fadaei Tirani, Anastasia Gitlina, Carolina Luciana Plaice, Albert Ruggi, Kay Severin

Luminescent Ir(C^N)3 complexes (C^N = cyclometalated arylpyridine ligand) exist in the form of two stable isomers with distinct photophysical and electrochemical properties: fac and mer. Herein, we show that fac-Ir(C^N)3 complexes can be converted into the thermodynamically less stable mer forms by a consecutive reaction with first acid and then base. The chemically induced isomerization is fast, quantitative, and stereoselective, and it can be inversed by light. The new isomerization process opens the possibility to use highly luminescent Ir(C^N)3 complexes as molecular switches.

2022

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Nuclear Excitation by Free Muon Capture

Fabrizio Carbone, Simone Gargiulo, Ivan Madan

Efficient excitation of nuclei via exchange of a real or virtual photon has a fundamental importance for nuclear science and technology development. Here, we present a mechanism of nuclear excitation based on the capture of a free muon into the atomic orbits (NE mu C). The cross section of such a proposed process is evaluated using the Feshbach projection operator formalism and compared to other known excitation phenomena, i.e., photoexcitation and nuclear excitation by electron capture (NEEC), showing up to 10 orders of magnitude increase in cross section. NE mu C is particularly interesting for MeV excitations that become accessible thanks to the stronger binding of muons to the nucleus. The binding energies of muonic atoms have been calculated introducing a state of the art modification to the Flexible Atomic Code. An analysis of experimental scenarios in the context of modern muon production facilities shows that the effect can be detectable for selected isotopes. The total probability of NE mu C is predicted to be P approximate to 1 x 10-6 per incident muon in a beam-based scenario. Given the high transition energy provided by muons, NE mu C can have important consequences for isomer feeding and particle-induced fission.

AMER PHYSICAL SOC2022

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