ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моменты ядер из "Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева" В кратком изложении невозможно рассмотреть все известные периодически изменяющиеся свойства ядер. Здесь без детализации будут обсуждены распространенность и устойчивость ядер, моменты ядер и энергия связи нуклонов в ядрах (эти свойства находятся во взаимосвязи). [c.155] Гаркинс установил, что от первого элемента к последнему распространенность в целом падает приблизительно обратно пропорционально седьмой степени порядкового номера. Однако кривые распространенности носят периодический характер, что связано с типом ядра по массе, четным или нечетным значением Z. На кривых распространенности (см. рис. 16) особое место занимают элементы, ядра которых являются магическими. [c.155] Устойчивость ядер гелия послужила отправным пунктом для гипотезы о гелионном строении ядер, по которой более сложные ядра состоят из некоторого числа ядер гелия (например, ядро gO можно представить в виде агрегата , состоящего из четырех альфа-частиц, или ге л ион о в). [c.155] Интересно, что при альфа-радиоактйвном распаде тяЖеЛых ядер образуется поток альфа-частиц (ядер гелия), не претерпевающих дальнейшего распада, что является дополнительным доказательством особой устойчивости гелия. [c.156] Ядра вР и — ядра наиболее распространенных элементов в земной коре кислорода — около 50 вес.% (1-е место), кремния— около 26 вес.% (2-е место). В природной смеси этих элементов содержится по три устойчивых изотопа, но на долю дважды магических изотопов приходится основная масса их, соответственно 99,759 и 92,16%. [c.156] Как видно, наиболее распространенным (96,97%) является изотоп, обладающий дважды магическим числом. [c.156] Изотоп гНе, в сравнении с гНе, должен быть менее устойчивым (действительно, энергия связи нуклонов в 2,5 раза меньше) и менее распространенным (его в миллион раз меньше). [c.156] Перечисленные изотопы кислорода, кремния и кальция, характеризующиеся одним магическим числом, распространены в природе в значительно меньшем количестве, чем их дважды магические изотопы. [c.156] Элементы со средними порядковыми номерами отличаются большим числом изотопов в природной смеси, но наибольшее число устойчивых изотопов характерно для олова (в смеси 10 изотопов), обладающего магическим числом 50. [c.156] Элементы У, ЫЬ, и Рг являются моноизотопными элементами, имеющими по одному устойчивому изотопу. Большим содержанием в смеси отличаются изотопы нечетных по 2 элементов 1эК (93,3%) и етЬа (99,91%). У четных по заряду ядер элементов с 2 = 40-н82, содержание наиболее распространенного изотопа в смеси не превышает 35%, за исключением изотопов Ва и °Се, содержание которых достигает соответственно 71,66 и 88,49%, что, несомненно, связано с их магическим числом, равным 82. Содержание наиболее легких стабпльных изотопов обычно не превышает 2%, но у изотопов с магическими числами 50 или 82 ( °7г, 2Mo и Зт) содержание в смеси повышается (соответственно до 51,46, 15,86 и 3,16%). [c.157] Изотопы серы, хлора, аргона, криптона и ксенона ( 8, С1, Лг, Кг и Хе), характеризующиеся магическими числами по п, являются устойчивыми, а изотопы этих элементов, отличающиеся от указанных массовыми числами (на единицу меньше или больше), относятся к бета-радиоактивным, т. е. ядра их неустойчивы. [c.157] Пока ничего определенного нельзя сказать о связи магического числа с распространенностью изотопов азота. [c.157] Из всего вышесказанного следует, что наиболее распространенными являются четно-четные ядра, а среди них те, которым отвечают определенные магические числа. Кривая распространенности в логарифмической шкале для четных ядер расположена в среднем на /г— порядок выше, чем для нечетных, а максимумы приходятся на ядра с магическими числами (рис. 16). [c.157] Эти +- И р--превращения протекают самопроизвольно, так как радиоактивный процесс сопровождается выделением энергии и, следовательно, уменьшением массы. [c.158] Некоторые ученые считают, что проблема устойчивости и распространенности изотопов в природе должна рассматриваться не только с учетом магических чисел, но и закономерности образования 2р-устойчивых изобаров. Это позволяет объяснить несоответствия в последовательности величин атомных весов элементов в периодической системе и должна приниматься во внимание при разработке периодической системы ядер. [c.158] Очевидно, что ядро легкого изотопа водорода iH, состоящее из одного протона, обладает спином, равным 7г. Измерение ядерного спина у дейтерия (тяжелого изотопа водорода) H приводит к значению J = I, а следовательно, обе частицы — протон и нейтрон — вращаются в одном и том же направлении (рис. 20). У первого дважды магического ядра гНе значение / = О, что свидетельствует о том, что по отношению друг к другу оба протона и оба нейтрона имеют противоположный спин. Такое ядро обладает наибольшими симметрией и устойчивостью. Нулевое значение ядерного спина характерно для всех дважды магических ядер, что и объясняет высокую их симметрию, особую устойчивость и соответствует предельной насыщенности ядерных уровней нуклонами. [c.158] Зависимость квадрупольного момента от 2 (или М) носит периодический характер (рис. 23). Наибольшими значениями квадрупольного момента обладают ядра, расположенные примерно по середине между ядрами, характеризующимися магическими числами. [c.160] Кроме полного момента ко 1и-чества движения и квадрупольного момента, несимметричные ядра характеризуются магнитным моментом (ц), зависящим от магнитных моментов нуклонов, которые не обладают сферической симметрией распределения в ядре и при своем движении порождают появление электрического тока с каким-то определенным выделенным направлением. Наиболее полно изучены магнитные моменты для нечетно-нечетных ядер для них величины (х колеблются в пределах от —0,1 до 6 единиц. Кривая зависимости магнитных моментов от 2 носит сложный, но периодический характер в точках максимума кривой находятся ядра, характеризующиеся наибольшим спином от 2 до /г- Образование нового ядерного уровня совпадает на кривой с резким возрастанием магнитного момента (см. рис. 22 — сплошная линия). [c.160] Периодическое изменение моментов ядер является одним из лучших доказательств оболочечной структуры и особых свойств у ядер с магическими числами. [c.160] Вернуться к основной статье