軌道電子捕獲

カリウム４０は、私達の身の回りにごく普通に存在するカリウムという元素の一種です。カリウムは、バナナやほうれん草などの食べ物、肥料、そして人間の体の中など、様々な場所に含まれています。しかし、すべてのカリウムが同じようにできているわけではありません。原子核の中にある陽子の数と中性子の数の組み合わせが異なるものが存在し、これらを同位体と呼びます。カリウム４０は、そうしたカリウムの同位体の一つであり、放射線を出す性質、つまり放射性同位体です。自然界に存在するカリウム全体で見ると、カリウム４０の存在比は約０．０１％とごくわずかです。このカリウム４０は、非常に長い時間をかけて少しずつ別の物質に変わっていきます。このような変化を放射性崩壊と呼びます。放射性物質が崩壊する速さは、半減期という尺度で表されます。半減期とは、放射性物質の量が半分になるまでの時間のことです。カリウム４０の半減期は約１２．８億年と非常に長く、これは地球の年齢の約３分の１に相当します。カリウム４０は、主にベータ崩壊という過程でカルシウム４０という別の物質に変化します。ベータ崩壊では、中性子が陽子と電子、そして反ニュートリノと呼ばれる粒子に変わり、この時に電子が放射線として放出されます。また、カリウム４０は、稀に電子捕獲という別の過程でアルゴン４０に変化することもあります。電子捕獲では、原子核内の陽子が電子を捕獲して中性子に変わり、この時にニュートリノと呼ばれる粒子が放出されます。このように、カリウム４０は二つの異なる崩壊経路を通じて、異なる物質へと姿を変えていくのです。カリウム４０から放出される放射線は、微量ではありますが、私達を取り巻く環境の放射線量にわずかながら寄与しています。