窒素13

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窒素13(N13)は、窒素放射性同位体であり、ポジトロン断層法に用いられる。半減期は10分弱である。ポジトロン断層法用にサイクロトロンで生成され、アンモニア分子を標識する。

生成[編集]

16O + 1H → 4He + 13N

酸素16の原子核に水素の原子核(即ち陽子)をぶつけて、ヘリウムの原子核(即ちα粒子)が弾き出されて、窒素13が得られる。陽子は運動エネルギーが5.55MeVを越えるまで加速される必要がある。

反応は吸熱反応であり、生成物の質量が反応物の質量よりも大きいため、質量に転換されるエネルギーを外から補給する必要がある。そのため、核反応を起こすためにプロトンによりエネルギーが運ばれる。

エネルギー差は正確には5.22MeVであるが、プロトンだけでこのエネルギーを運ぶと運動エネルギーを持たない反応物が生成される。モーメントは必ず保存されるため、プロトンで運ぶ必要のある真のエネルギーは次の式で表される。

K =(1+m/M) |E|

恒星における役割[編集]

CNOサイクルにおけるN13の役割

窒素13は、太陽質量よりも重い恒星の主要なエネルギー源となるCNOサイクルで大きな役割を果たす[1]

12C + 1H → 13N + γ + 1.95 MeV
13N → 13C + e+ + νe + 2.22 MeV
13C + 1H → 14N + γ + 7.54 MeV
14N + 1H → 15O + γ + 7.35 MeV
15O → 15N + e+ + νe + 2.75 MeV
15N + 1H → 12C + 4He + 4.96 MeV

出典[編集]

  1. ^ Phillips, A.C. (1994). The Physics of Stars. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-94057-7. 
  • PET site of the University of Melbourne