Yrast ( / ˈ ɪr æ s t / IRR -ast , Swedish: [ˈy̌ːrast] ) เป็นศัพท์ทางเทคนิคในฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่หมายถึงสถานะของนิวเคลียส ที่มี พลังงานต่ำสุด(เมื่ออยู่ในสภาวะตื่นน้อยที่สุด) สำหรับโมเมนตัมเชิงมุมที่ กำหนด Yrเป็น คำคุณศัพท์ ภาษาสวีเดนที่มีรากศัพท์เดียวกันกับ whirl ในภาษา อังกฤษ Yrastเป็นคำคุณศัพท์ขั้นสูงสุดของ yrและสามารถแปลได้ว่า whirlingestแม้ว่าความหมายตามตัวอักษรจะหมายถึง "เวียนหัวที่สุด" หรือ "งงงวยที่สุด" ระดับ yrast มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจปฏิกิริยา เช่น การชนกัน ของไอออนหนัก ที่อยู่นอกศูนย์กลาง ซึ่งส่งผลให้เกิดสถานะสปินสูง ^{[ 1 ]}

Yrareเป็นรูปเปรียบเทียบของ yrและใช้เพื่ออ้างถึงสถานะที่มีพลังงานน้อยที่สุดเป็นอันดับสองของโมเมนตัมเชิงมุมที่กำหนด

นิวเคลียสที่ไม่เสถียรอาจสลายตัวได้หลายวิธี: มันอาจปล่อยนิวตรอนโปรตอนอนุภาคอัลฟาหรือชิ้นส่วนอื่นๆ ออกมา; มันอาจปล่อยรังสีแกมมา ออกมา ; หรือมันอาจสลายตัวแบบเบตาเนื่องจากความแรงสัมพัทธ์ของอันตรกิริยาพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเหล่านั้น ( อันตรกิริยาแรง อันตรกิริยาแม่เหล็กไฟฟ้าและอันตรกิริยาอ่อนตามลำดับ) พวกมันจึงมักเกิดขึ้นด้วยความถี่ตามลำดับนั้น ในทางทฤษฎี นิวเคลียสมีโอกาสน้อยมากที่จะปล่อยรังสีแกมมาออกมาแม้ว่ามันจะสามารถปล่อยนิวตรอนออกมาได้ และการสลายตัวแบบเบตาเกิดขึ้นได้ยากมาก เว้นแต่ว่าทั้งสองเส้นทางอื่นมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยมากเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี การคาดการณ์ตามแบบจำลองนี้ประเมินพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในรูปของรังสีแกมมาต่ำกว่าความเป็นจริง กล่าวคือ นิวเคลียสดูเหมือนจะมีพลังงานมากเกินพอที่จะปล่อยนิวตรอนออกมา แต่กลับสลายตัวโดยการปล่อยรังสีแกมมาแทน ความไม่สอดคล้องกันนี้พบได้จากพลังงานของโมเมนตัมเชิงมุมนิวเคลียร์^{[ 2 ]}และเอกสารและการคำนวณ ระดับ yrastสำหรับระบบที่กำหนดอาจใช้สำหรับการวิเคราะห์สถานการณ์ดังกล่าว

พลังงานที่สะสมอยู่ในโมเมนตัมเชิงมุมของนิวเคลียสอะตอมยังสามารถเป็นสาเหตุของการปล่อยอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าที่คาดไว้ เช่น อนุภาคอัลฟา มากกว่านิวคลีออน เดี่ยว เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้สามารถนำพาโมเมนตัมเชิงมุมออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่เหตุผลเดียวที่อนุภาคอัลฟาถูกปล่อยออกมาเป็นพิเศษ อีกเหตุผลหนึ่งก็คืออนุภาคอัลฟา (นิวเคลียส He-4) มีเสถียรภาพทางพลังงานสูงมากในตัวมันเอง^{[ 3 ]}

บางครั้งจะมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างสถานะ yrast สองสถานะ ตัวอย่างเช่น นิวเคลียส⁹⁵ Pdมีสถานะ 21/2 ซึ่งอยู่ต่ำกว่าสถานะ 19/2, 17/2 และ 15/2 ที่ต่ำที่สุด สถานะนี้ไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเกิดการสลายตัวของอนุภาค ที่รุนแรง และเนื่องจากความแตกต่างของสปินที่มาก การสลายตัวแบบแกมมาจากสถานะ 21/2 ไปยังสถานะ 13/2 ด้านล่างจึงเป็นไปได้ยากมาก ตัวเลือกการสลายตัวที่เป็นไปได้มากกว่าคือการสลายตัวแบบเบตา ซึ่งก่อให้เกิดไอโซเมอร์ ที่มี ครึ่งชีวิตยาวนานผิดปกติถึง 14 วินาที^{[ 4 ]}

ตัวอย่างที่โดดเด่นคือสถานะ J=9 ของแทนทาลัม-180ซึ่งเป็นสถานะ yrast ที่มีพลังงานต่ำมาก เพียง 77 keV เหนือสถานะพื้นฐาน สถานะพื้นฐานมี J=1 ซึ่งเป็นช่องว่างที่ใหญ่เกินไปสำหรับการสลายตัวแบบแกมมา การสลายตัวแบบอัลฟาและเบตาถูกยับยั้งอย่างรุนแรงเช่นกัน จนไอโซเมอร์ที่ได้คือแทนทาลัม-180mมีเสถียรภาพในทางปฏิบัติ และไม่เคยมีการสังเกตพบการสลายตัว แทนทาลัม-180m เป็นไอโซเมอร์ yrast เพียงชนิดเดียวที่ทราบในปัจจุบันว่ามีเสถียรภาพในการสังเกต

ไอโซโทปหนักยิ่งยวดบางชนิด (เช่นโคเปอร์นิเซียม -285) มีไอโซเมอร์ที่มีอายุยืนยาวกว่า โดยมีครึ่งชีวิตอยู่ในระดับนาที ไอโซเมอร์เหล่านี้อาจเป็นไอโซเมอร์แบบ yrast แต่การหาค่าโมเมนตัมเชิงมุมและพลังงานที่แน่นอนของนิวไคลด์เหล่านี้มักทำได้ยาก