陽子ー中性子説のミステリ-1

「陽子ー中性子説」のミステリー

中性子と陽子のあやふや関係

地球上に110種類の元素の1300核種の原子が発見され、同じ原子番号で原子量の異なる核種同士のことを「同位体元素」という。「陽子ー中性子説」によると、同位体元素同士の原子量のばらつきは、異なる中性子の数を含まれることによって生ずると説明される。一般的な見解としては、原子核に中性子と陽子の数はいい加減であり、原子核内にある陽子数と中性子数も任意である。原子核を扱うのに最も大事なのは正電荷に貢献する陽子であり、中性子の存在意味があまりなく、ただ単に元素の取り扱い上の邪魔物に過ぎない。

一方、実際には、地球上にある安定元素をみると、水素原子を除くすべての原子に中性子が存在し、低分子量原子の原子核に中性子と陽子の比例（中／陽比という）は約1であるが、原子量の増加にともない、中性子の割合がどんどん増加し、中／陽比が1.5にもなる。例えばウラニウム-238には陽子の数が92個だが、邪魔者の中性子の数は146個もある。

不安定である放射性核種の原子核は、α壊変、β壊変とγ壊変を起して、最終的に安定核種に落ち着く。α壊変では親核種がどんな中／陽比であっても、放出されるのは中性子2個と陽子2個からなるα粒子（中／陽比が1であるヘリウムの核）である。このことについては今のところに例外はなかった。そして、壊変して生成した娘核種もたいがい不安定であるから、更にいろいろな壊変を起きて安定核種になるが、α壊変のメカニズムはどうなっているのであろうか。確かにα粒子は比較的に安定ではあるが、α粒子へこだわる理由は何なんであろうか。

β壊変核種について、一般の教科書では、その原子が壊変してできた娘核種と比べて、「中性子過剰」か「陽子過剰」かが原因だったと説明されている。過剰を判断するための比較基準については特に決まったものはなく、あくまで放射結果と方向によって分類されるに止まる。しかし、結果として、原子核からは「過剰した中性子」や「過剰した陽子」を放出することはなく、その変わりに、「過剰した」中性子（壊変核の中にどの中性子なのかについては特に特定されていない）が陽子へ、あるいは「過剰した」陽子（これも特定されていない）が中性子へとβ壊変を通して変身するだけで、結果として原子量は始終変わらない！

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