Чтение онлайн

Кислород-13 — см. на рис. 90. В своей вероятной конфигурации, ядро кислорода-13, как видно, схоже по строению с азотом-12, что подтверждается почти одинаковыми временами их жизни (11 мс — у азота-12, 8,58 мс — кислород-13), и схожими каналами распада (см. табл. 9 и 10).

Рис. 90

В то же время, имеется огромное различие во временах полужизни изотопов кислорода-12 и кислорода-13 (см. табл. 10). Как видно из рис. 90 — это обусловлено переконфигурацией нуклонов в ядре, приводящей к усилению связи протонов, из-за появления нейтронов в базовом положении, в кислороде-13, и очевидной (из геометрии) невозможностью этого у кислорода-12 (рис. 89), с учётом того, что кислород-12, как и любое ядро с чётным числом (одновременно) и протонов и нейтронов (т. е. чётно-чётное ядро) — должно подчиняться, упоминавшемуся ранее, требованию: иметь симметричные друг к другу, верхнюю и нижнюю части (это осуществимо лишь в конфигурации 12O без нейтронов на базовом уровне, = на рис. 89).

Остальные протонизбыточные изотопы кислорода — показаны на рис. 91. На этих изотопах, подробно останавливаться не будем (спины этих изотопов, и выгода представленных конфигураций — могут быть поняты из аналогии с уже рассмотренными изотопами более лёгких элементов). При этом, как видно, кислород-15 — схож по структуре с кислородом-14 (что подтверждается близостью времён жизни этих изотопов, и одинаковыми каналами распада (см. табл. 10)).

Рис. 91

Далее: Первым известным (протонизбыточным) изотопом элемента фтора — является фтор-14, см. табл. 11. Показательно, что неизвестно изотопа фтора-13, хотя последний продолжал бы ряд изотопов предыдущих элементов: литий-4 — бор-7 — азот-10 (эти ядра — имеют одностороннее расположение нуклонов, т. е. механизм лития-4, и рассматривались ранее). Отсутствие фтора-13 — объясняется (геометрической) невозможностью добавления трёх нуклонов (нейтрона и двух протонов), составляющих шаг в представленном выше ряду ядер, к азоту-10 так, чтобы получалось ядро с односторонним расположением нуклонов, см. рис. 92. На рис. видно, что протоны — мешают расположению друг друга геометрически. Хотя это не исключает возможности существования фтора-13 в другой конфигурации, но очевидно, делает это ядро на порядок менее выгодным, чем литий-4, бор-7 и азот-10, объясняя, почему этот изотоп фтора до сих пор неизвестен.

Таблица 11 [8]

Протоноизбыточные изотопы фтора

Рис. 92

Фтор-14 (как уже говорилось, первый известный изотоп фтора) — рассмотрим, для удобства, не в основном, а в (первом) возбуждённом (= почти основном) состоянии (со спином 1) [21], т. к. в этом случае, как увидим далее, переход к следующим протонизбыточным изотопам фтора (15 и 16) — проще (не требует переконфигурации нуклонов). Вероятное строение первого возбуждённого состояния ядра фтора-14 — см. на рис. 93. Второе возбуждённое состояние этого ядра, имеющее спин 3 [21] — можно представить в виде конфигурации с односторонним расположением нуклонов, см. рис. 94. Как видно, механизм лития 4, при переходе от азота ко фтору — возможен, но требует добавления ещё одного нейтрона (только в этом случае, отсутствуют протоны, мешающие расположению друг друга геометрически).

Рис. 93

Рис. 94

Следующий изотоп фтора, фтор-15 — показан на рис. 95. Малое время жизни этого изотопа (410x10–24 сек), и распад с вылетом протона — легко понять из представленной на рис., структуры данного ядра.

Рис. 95

Следующий изотоп, фтор-16 — примечателен спином 0, очень редким для ядер с нечётным числом протонов. Вероятное строение ядра 16F — см. на рис. 96.

Рис. 96

Фтор-17 — показан на рис. 97.

Рис. 97

Особый интерес представляет фтор-18, со спином 1, имеющий изомер со спином 5, вероятная структура которого представлена на рис. 98. В структуре изомера виден механизм лития 4 (все нуклоны сконцентрированы с одной стороны плоскости). Общая выгода от образования изомера (в т. ч. выгодных альфа-кластеров в нём) — частично компенсирует невыгоду от перехода нуклонов на более высокие энергоуровни. Наглядная структура изомера — позволяет видеть, почему фтор-18 может застревать в этом возбуждённом состоянии, делая его квазиустойчивым (разрушение изомера — требует перехода через ряд конфигураций, не отличающихся особой выгодой (лишённых механизма лития-4, и без выгодных альфа-кластеров)). Время полураспада изомера фтора-18, т. е. возвращения в невозбуждённое состояние со спином 1 — 162 нс, что немало, по ядерным меркам времени.

Рис. 98

Далее: Первый изотоп неона — неон-16, см. табл. 12. Он — представлен на рис. 99. Данное ядро — аналогично, по структуре, фтору-16, и поэтому имеет с ним одинаковый спин 0, и схожее время жизни: фтор-16 — 11x10–21 сек, неон-16 — 9x10–21 сек. Это время жизни оказывается также схожим с углеродом-8 (3,5x10–21 сек), и неон-16 действительно можно строить в подобии ему, см. рис. 100.

Таблица 12 [8]

Протонизбыточные изотопы неона

Рис. 99

Рис. 100

Далее: Вероятная структура неона-17 — представлена на рис. 101. Как видно на рис., это ядро, по структуре, является аналогом углерода-9. Неудивительно, что в отношении неона-17, как и углерода-9, имеются экспериментальные свидетельства в пользу наличия гало из двух протонов [22] [23]. Исходя из наглядной геометрии, 17Ne, как и 9C, вероятно только приближаются к состоянию гало-ядер (имеют кластер гелия-3 с неспаренным нейтроном).

Рис. 101

Остальные протонизбыточные изотопы неона — см. на рис. 102.

Рис. 102

Неон — элемент, которым заканчивается второй ряд таблицы Менделеева. Т. о. мы рассмотрели все (известные) протоноизбыточные ядра элементов второго ряда таблицы Менделеева (всего 29 изотопов). Этих примеров, вероятно, вполне достаточно, для понимания общих принципов строения протонизбыточных ядер, поэтому таковые ядра, третьего и более далёких рядов таблицы Менделеева — подробно рассматривать не будем.

Далее: Прежде чем переходить к рассмотрению стабильных изотопов элементов, попробуем решить вопрос:

Чётность, на неклассическом этапе — это квантовое число, описывающее поведение элементарных частиц и их систем — ядер, атомов и молекул, при их зеркальном отражении, и которое может принимать два значения: положительное и отрицательное. Так, в таблицах элементарных частиц, и изотопов ядер, рядом со значением спина — всегда указывают и значение чётности (см. например, табл. 12).

Известно явление нарушения чётности = зеркальной симметрии, в некоторых процессах, что впервые было экспериментально показано в опытах Ву и др. (1957 год). В этих опытах, наблюдался b– распад поляризованных ядер (= ядер с однонаправленными спинами) радиоактивного кобальта. В эксперименте, электроны вылетали преимущественно в одну сторону. В зеркальном же отражении установки, электроны вылетают преимущественно в противоположную сторону, что никогда не наблюдается в реальном Мире. Т. е. зеркальная симметрия для процесса нарушается. А значит, какие-то законы природы не выполняются при инверсии пространства (= при зеркальном отражении). А именно — те, что ответственны за b– распад, т. е. слабые взаимодействия (поля), в которых пространственная чётность т. о. не сохраняется. Это называется явлением нарушения P-чётности в слабых взаимодействиях (только слабые взаимодействия нарушают чётность, остальные поля — не меняют её).