Чтение онлайн

Рис. 109

Далее: Рассмотрим ещё один, второй ряд ядер: возьмём изотопы, содержащие на два нейтрона больше, чем первый ряд — см. табл. 14 и рис. 110.

Таблица 14 [8]

Ряд ядер, с последовательным изменением знака чётности

< image l:href="#"/>

Рис. 110

В этом ряду, чётность меняется так же периодично, как и в предыдущем ряду.

Начало ряда завершается на боре-12, что можно объяснять значимой переконфигурацией, при переходе к бериллию-11 (с гало-нейтроном [25]), а именно — предпочтением этим ядром конфигурации, показанной на рис. 111-а (с переходом нейтрона в ближнюю часть ядра, и сохранением кора в виде выгодного (почти стабильного) ядра бериллия-10 (о котором — позже)), вместо конфигурации на рис. 111-б (без гало-нейтрона). (Добавлением чётного числа нуклонов, конфигурация бериллия-11 на рис. 111-а, может быть достроена до фтора-19 или неона-19, имеющих такую же положительную чётность (см. табл. 15) и схожее строение, см. рис. 112, что может также свидетельствовать о предпочтении ядром бериллия-11 структуры на рисунке 111-а, и объясняет наличие гало-нейтрона). Далее, из этого, можно показать, что и ядро гелия-9, представленное на рис. 113 — должно обладать положительным знаком чётности, что подтверждается в т. ч. новыми экспериментальными данными [13], и противоречит более ранним данным [21] / ожиданиям из (ненаглядных) теоретических расчётов из трендов [26].

Рис. 111

Таблица 15 [8]

Изотопы бериллий-11 и фтор-19

Рис. 112

Рис. 113

С другого конца, ряд заканчивается на кислороде-15, т. к. протон, далее (к 15O) — некуда добавлять, кроме очевидно маловыгодного положения, в нижней части ядра (см. рис. 110). Поэтому переход ко фтору 16 должен происходить путём существенной переконфигурации. Итак, причина, почему чётность фтора-16 не подчиняется закономерности представленного ряда — также вытекает из геометрии.

Итак, мы рассмотрели два ряда ядер, с периодическим изменением знака чётности.

Теперь, рассмотрим подробнее, как зависит знак чётности ядер от расположения нуклонов с ближней или дальней части ядра: На примерах гелия-9, бериллия-11, фтора-19 и неона-19, а также переходов угдерод-11 — азот-12, и т. п. переходов, можно видеть, что один лишний или отсутствующий нуклон в ближней части ядра — даёт (имеет) положительную чётность; в дальней же части ядра, на примерах гелия-7, углерода-13 и т. п., один добавленный / недостающий нуклон — имеет, наоборот, отрицательную чётность. Чётное число нуклонов, в любой (ближней или дальней) части ядра — имеет положительную чётность.

Итак, мы рассмотрели некоторые, весьма упрощённые, основы чётности ядер, в её связи со структурой ядер. Как видно, чётность привязана к структуре (геометрии) ядер, что можно видеть наглядно.

Стабильные ядра (= стабильные изотопы элементов) — широко распространены в окружающем Мире, и ложатся в основу макрообъектов, в то время как нестабильные (протон- и нейтронизбыточные) — не имеют широкого распространения, и в основном получаются искусственно (в ускорителях заряженных частиц, и т. п.), т. к. ограничены, в своём существовании, временем (распадаются в стабильные ядра). Роль стабильных ядер т. о. — оказывается более заметной.

Теперь, на постнеклассическом этапе, мы можем увидеть, наглядно, структуру стабильных ядер, и выяснить причины их стабильности (что рассмотрим на примере стабильных ядер элементов первых двух рядов таблицы Менделеева (всего 20 ядер, см. табл. 16)). Также включим в рассмотрение и некоторые нейтронизбыточные ядра, имеющие высокие времена жизни, более 12,32 лет = более, чем у трития (2 ядра, см. табл. 17).

Таблица 16 [8]

Стабильные ядра 1-го и 2-го рядов таблицы Менделеева

Таблица 17 [8]

Нестабильные ядра в первых двух рядах таблицы Менделеева, с временами жизни более, чем у трития (12,32 года)

Вообще, строение стабильных ядер — подчинено тем же правилам, что уже были рассмотрены (поэтому в целом, тут нужно только применять то, что уже известно).

Для начала, определим наиболее общие причины стабильности ядер:

Одна из этих причин — заключается в оптимальном соотношении числа протонов и нейтронов, в таких ядрах (отсутствие протонизбыточности или нейтронизбыточности, которые приводили бы к нестабильности). В свою очередь, величина этого оптимального соотношения — вытекает из наглядной геометрии, в т. ч. из строения альфа-частицы, см. рис. 114. На рис. — видно, почему соотношение протонов и нейтронов 1 : 1 — является оптимальным, и обеспечивает наибольшую силу связи нуклонов: как уже рассматривалось, альфа-частица — является полностью замкнутой, правильной геометрической структурой, с наибольшим сближением протонов и нейтронов, для их эффективного взаимодействия.

Рис. 114

Если сравнить альфа-частицу (ядро гелия-4) с ядрами с таким же числом нуклонов — водородом-4 и литием-4, то легко понять, из геометрии, почему последние, в отличие от альфа-частицы — являются крайне нестабильными (нейтрон- или протонизбыточными), и обладают малой силой связи нуклонов — см. рис. 115 и табл. 18.

Рис. 115

Таблица 18 [18]

Удельные энергии связи ядер с массовым числом 4

Итак, на примере альфа-частицы, оптимальным является соотношение числа протонов и нейтронов в ядре, как 1 : 1. Однако небольшое отклонение от этого значения — ещё не способно, само по себе, сделать ядро нестабильным: примеры: стабильные гелий-3, литий-7 и т. п. Причина их стабильности — видна в структуре, в т. ч. в отсутствии более выгодной, к которой ядро могло бы перейти (распасться):