Protonien hajoaminen ( protoniemissio , protoniradioaktiivisuus ) on yksi radioaktiivisen hajoamisen tyypeistä , joissa atomin ydin lähettää protonia .
( A , Z ) → ( A − 1, Z − 1) + p .Protonien hajoamista ei pidä sekoittaa protonien hajoamiseen , hypoteettiseen prosessiin, joka ei säilytä baryonilukua .
Protonien hajoaminen voi tapahtua ytimen korkeasta viritetyistä tiloista beetahajoamisen jälkeen (jolloin prosessia kutsutaan beeta-viivästyneeksi protonihajoamiseksi) tai erittäin protonirikkaiden ytimien perustilasta (tai matalalla sijaitsevasta isomeeritilasta ); Jälkimmäisessä tapauksessa prosessi on hyvin samanlainen kuin alfa-hajoaminen . Protonien hajoaminen kilpailee yleensä tyypillisten protonirikkaiden ytimien kaappaamistapojen kanssa - elektronien sieppaus ja positronihajoaminen .
Jotta protoni poistuisi ytimestä, protonien erotusenergian on oltava negatiivinen - tässä tapauksessa protoni ei ole sitoutunut ja tunneloituu ytimestä Coulombin esteen läpi rajallisessa ajassa. Protoniemissiota ei havaita luonnossa olevissa nuklideissa; tämän kanavan kautta hajoavat ytimet voidaan tuottaa ydinreaktioilla , yleensä käyttämällä hiukkaskiihdytintä .
Vaikka koboltti-53 :n isomeerisesta tilasta havaittiin välitön (eli ei beeta-viivästynyt) protoniemissio jo vuonna 1969 [1] , muita tällaisia protoneja emittoivia tiloja löydettiin vasta vuonna 1981 , jolloin perustilan protoniradioaktiivisuus lutetium-151 ja tulium -147 löydettiin kokeissa Center for Heavy Ion Researchissa (GSI) Länsi-Saksassa [2] [3] . Tämän läpimurron jälkeen tämän alan tutkimus alkoi kehittyä nopeasti, ja nykyään on löydetty yli 25 isotooppia, jotka hajoavat maatilasta (tai isomeerisesta) tämän kanavan kautta [4] . Protonien hajoamisen tutkimus auttoi ytimien muodonmuutosten, massan ja rakenteen tutkimuksessa. Tämä prosessi on puhdas esimerkki kvanttitunneluksesta (toisin kuin alfahajoaminen, jossa hajoamisen todennäköisyys peittyy jossain määrin alfan muodostumisen todennäköisyydellä klusteri ytimessä ja muut sivutekijät).
Vuonna 2002 havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1991 ennustettu kahden protonin samanaikainen emissio ( kahden protonin hajoaminen ) [5] . Se löydettiin rauta-45- isotoopista kokeissa GSI :ssä ja GANILissa (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds, lähellä Caenia , Ranska). Vuonna 2005 kokeellisesti havaittiin, että sinkki-54 myös hajoaa kahden protonin verran. Tällä hetkellä kahden protonin hajoamista on havaittu 13 nuklidissa [4] .