किस परमाणु क्षय उत्सर्जन में केवल ऊर्जा होती है?

एक परमाणु का नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना होता है, जो बदले में क्वार्क नामक मौलिक कणों से बना होता है। प्रत्येक तत्व में प्रोटॉन की एक विशिष्ट संख्या होती है, लेकिन विभिन्न प्रकार के रूप या समस्थानिक हो सकते हैं, प्रत्येक में अलग-अलग संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं। यदि प्रक्रिया कम ऊर्जा की स्थिति में होती है तो तत्व दूसरे में क्षय हो सकते हैं। गामा विकिरण शुद्ध ऊर्जा का क्षय उत्सर्जन है।

क्वांटम भौतिकी के नियम भविष्यवाणी करते हैं कि एक अस्थिर परमाणु क्षय के माध्यम से ऊर्जा खो देगा लेकिन सटीक रूप से भविष्यवाणी नहीं कर सकता कि कोई विशेष परमाणु इस प्रक्रिया से कब गुजरेगा। सबसे अधिक क्वांटम भौतिकी भविष्यवाणी कर सकती है कि कणों के संग्रह को क्षय होने में औसत समय लगेगा। खोजे गए पहले तीन प्रकार के परमाणु क्षय को रेडियोधर्मी क्षय करार दिया गया था और इसमें अल्फा, बीटा और गामा क्षय शामिल थे। अल्फा और बीटा क्षय एक तत्व को दूसरे में परिवर्तित करते हैं और अक्सर गामा क्षय के साथ होते हैं, जो क्षय उत्पादों से अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ते हैं।

गामा क्षय परमाणु कण उत्सर्जन का एक विशिष्ट उपोत्पाद है। अल्फा क्षय में, एक अस्थिर परमाणु दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से मिलकर एक हीलियम नाभिक का उत्सर्जन करता है। उदाहरण के लिए, यूरेनियम के एक समस्थानिक में 92 प्रोटॉन और 146 न्यूट्रॉन होते हैं। यह अल्फा क्षय से गुजर सकता है, तत्व थोरियम बन जाता है और इसमें 90 प्रोटॉन और 144 न्यूट्रॉन होते हैं। बीटा क्षय तब होता है जब एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन बन जाता है, इस प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है। उदाहरण के लिए, बीटा क्षय छह प्रोटॉन और आठ न्यूट्रॉन के साथ एक कार्बन समस्थानिक को नाइट्रोजन में बदल देता है जिसमें सात प्रोटॉन और सात न्यूट्रॉन होते हैं।

कण उत्सर्जन अक्सर परिणामी परमाणु को उत्तेजित अवस्था में छोड़ देता है। हालाँकि, प्रकृति पसंद करती है कि कण कम से कम ऊर्जा, या जमीनी अवस्था की स्थिति ग्रहण करें। यह अंत करने के लिए, एक उत्तेजित नाभिक एक गामा किरण का उत्सर्जन कर सकता है जो अतिरिक्त ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में दूर ले जाती है। गामा किरणों में प्रकाश की तुलना में बहुत अधिक आवृत्तियाँ होती हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें ऊर्जा की मात्रा अधिक होती है। सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरणों की तरह, गामा किरणें प्रकाश की गति से चलती हैं। गामा किरण उत्सर्जन का एक उदाहरण तब होता है जब कोबाल्ट निकल बनने के लिए बीटा क्षय से गुजरता है। उत्तेजित निकल अपनी ऊर्जा की जमीनी अवस्था में नीचे जाने के लिए दो गामा किरणें देता है।

आमतौर पर एक उत्तेजित नाभिक को गामा किरण उत्सर्जित करने में बहुत कम समय लगता है। हालांकि, कुछ उत्साहित नाभिक "मेटास्टेबल" हैं, जिसका अर्थ है कि वे गामा किरण उत्सर्जन में देरी कर सकते हैं। देरी केवल एक सेकंड के एक हिस्से तक रह सकती है, लेकिन मिनटों, घंटों, वर्षों या उससे भी अधिक समय तक फैल सकती है। विलंब तब होता है जब नाभिक का घूमना गामा के क्षय को रोकता है। एक और विशेष प्रभाव तब होता है जब एक परिक्रमा करने वाला इलेक्ट्रॉन एक उत्सर्जित गामा किरण को अवशोषित करता है और कक्षा से बाहर निकाल दिया जाता है। इसे फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है।