電子捕獲
電子捕獲
電子捕獲（でんしほかく、Electron capture、EC）とは、原子核の放射性崩壊の一種である。電子捕獲では、電子軌道の電子が原子核に取り込まれ、捕獲された電子は原子核内の陽子と反応し中性子となり、同時に電子ニュートリノが放出される。捕獲される電子は普通はK軌道の電子であるが、L軌道やM軌道の電子が捕獲される場合もある。
この壊変では、中性子数が1つ増加し陽子数が1つ減少するため、質量数は変化せず原子番号が1つ減少する。
- <math>\mathrm p + \mathrm e^- \rightarrow \mathrm n + \nu_e</math>
クォークのレベルでは
- <math>\mathrm u + \mathrm e^- \rightarrow \mathrm d + \nu_e</math>
電子捕獲は陽子数が過剰で不安定な原子核で起こりやすく、β+崩壊（陽電子崩壊）と競合する場合も多いが、親核と娘核のエネルギー差が1.022MeVに満たない場合は電子捕獲のみが起こる。
軌道に生じた孔には、その外側の電子軌道から電子が遷移して、軌道のエネルギーの差に相当する波長のX線（特性X線）が放出される。また、より高い準位の軌道電子がこのエネルギーを受け取って原子外に放出されるオージェ電子も観測される。
電子捕獲の頻度は、化学結合や圧力などの外部の影響を受けてわずかに変化する。例えばベリリウム7は、金属状態の半減期と比較して、フッ化物では0.074%長くなる。また、ベリリウム7原子をフラーレン(C60)の内部に閉じこめることで、半減期が0.83%短くなったという報告もなされている。
発見
β+崩壊は、親核と娘核のエネルギー差が電子と陽電子の静止エネルギー以上でなければ起こりえない。しかし実際には、この関係を満たさない崩壊の例が多くあった。1935年に湯川秀樹は、原子核が軌道電子を捕獲するという別の過程を提案し、1937年にルイ・アルヴァレによってK軌道電子の捕獲が実験的に証明された。
電子捕獲の例
<math>{}^{26}_{13}\mathrm{Al} + \mathrm e^- \rightarrow {}^{26}_{12}\mathrm{Mg} + \nu_e</math>
<math>{}^{37}_{18}\mathrm{Ar} + \mathrm e^- \rightarrow {}^{37}_{17}\mathrm{Cl} + \nu_e</math>
<math>{}^{59}_{28}\mathrm{Ni} + \mathrm e^- \rightarrow {}^{59}_{27}\mathrm{Co} + \nu_e</math>
