Нуклоны, магические числа

Согласно наиболее интересной из этих теорий — слоистой, или оболочечной, предложенной в 1948 г. американским физиком М. Гепперт-Майером и немецким физиком И. Иенсеном, считается, что нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре распределяются так же по энергетическим уровням и подуровням, как и электроны в оболочке атома когда уровни и подуровни полностью заполнены нуклонами, образуются ядра с магическими числами нейтронов и протонов и с повышенной-устойчивостью. Например [c.100]

Ядра с числом протонов или нейтронов 2, 8, 20, 50, 82 или 126 более устойчивы, чем ядра элементов, расположенных рядом с ними в периодической таблице. Например, существуют три устойчивых изотопа с атомным номером 18, два с атомным номером 19, пять с атомным номером 20 и один с атомным номером 21 существуют три устойчивых изотопа с 18 нейтронами и ни одного с 19, четыре с 20, но ни одного с 21. Таким образом, устойчивых ядер с 20 протонами или 20 нейтронами больще, чем с 18, 19 или 21. Числа 2, 8, 20, 50, 82 и 126 называются магическими числами. Подобно тому как повыщенная химическая устойчивость атомов связывается с наличием у них 2, 10, 18, 36, 54 или 86 электронов, образующих конфигурации благородных газов, повышенная ядерная устойчивость ассоциируется с магическим числом нуклонов. [c.248]

В отличие от периодичности в структуре электронных оболочек в ядрах наблюдается периодичность по двум разновидностям нуклонов, составляющих ядро. Как и для электронных оболочек, нуклоны, заполняющие внутренние уровни, связаны прочнее, чем находящиеся на внешних. Если у атома число протоно) отвечает магическому, то у него обычно много изотопов. Наиример, олово (2=50) обладает магическим числом протонов и имеет 12 изотопов. Когда магическим является число нейтронов, то аномально большим оказывается число изотонов — атомов с одинаковым числом нейтронов и с разными массовыми числами. [c.415]

Изотопы типа Ап также обладают большим кларком. Особенно распространены изотопы, ядра которых характеризуются законченностью энергетических уровней нуклонов и магическими числами. Примерами весьма распространенных изотопов, ядра которых являются дважды магическими, могут служить Не (2=2, М = 2) Ю (2 = 8, Л =8) Са (2=20, Л/ = 20) 2° РЬ (2 = 82, Л = 126). [c.431]

Устойчивость ядер возрастает, когда с увеличением массового числа число протонов или нейтронов приближается к магическому числу и резко понижается при числе нуклонов, следующем непосредственно за магическим числом. По мере приближения к следующему, магическому числу устойчивость и распространенность атомов снова увеличиваются. Обычно элемент с числом протонов в ядре, равным одном у из магических чисел, [c.86]

Изотопы, ядра которых характеризуются магическим числом протонов и нейтронов, называются дважды магическими. Такие изотопы относятся к самым устойчивым и самым распространенным. Двойная (отдельно для протонов и нейтронов) периодичность, характер.тая для атомных ядер, говорит о том, что в ядрах нуклоны расположены по оболочкам, каждая из которых завершается определенным числом нуклонов. [c.87]

В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1400 радиоактивных ядер. Замечено, что ядра, содержание 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 протона или нейтрона, заметно отличаются по свойствам от ядер остальных элементов. Предполагается, что эти магические числа нуклонов соответствуют завершенным ядерным слоям, подобно тому как это наблюдается для электронов в электронной оболочке атома. [c.7]

Оболочечная модель ядра. Магические числа нуклонов. При рассмотрении вопросов формирования ядра из нуклонов следует учитывать принцип Паули, согласно которому две частицы не могут находиться в совершенно одинаковом состоянии (в химии принцип Паули часто трактуется применительно лишь к квантовым числам электронов, располагающихся на атомных орбиталях). Так, одноименные нуклоны (р — р или п) могут соединиться лишь в том случае, если они обладают противоположно направленными спинами. Применение принципа Паули к объяснению некоторых особенностей строения атомного ядра приводит к выводу, что нуклоны в ядре, так же как электроны в электронной оболочке атома, расположены на энергетических оболочках — уровнях. Действительно, эксперимент показывает, что ядра, содержащие 2, 8, 20, 50, 82 либо 126 [c.13]

Ядра, содержащие магические числа нуклонов, характеризуются рядом иных особенностей. Такие ядра, например, гораздо хуже по сравнению с другими захватывают нейтроны. [c.14]

Изотопы, ядра которых содержат магические числа нуклонов, характеризуются повышенным по сравнению с соседними изотопами содержанием в земной коре. На рис. 5 логарифм относительной распространенности изотопа в земной коре представлен как функция массового числа. На диаграмме явственно просматриваются всплески, отвечающие магическим числам (50, 82, 126). [c.20]

Однако исследования последних лет показали, что протоны и нейтроны располагаются в ядре не хаотично, а по определенным оболочкам, подобно тому как электроны в атоме находятся на строго определенных орбитах. Модели атомных ядер еще окончательно не построены, но имеется много данных о том, что в некоторых ядрах есть заполненные нейтронные и протонные оболочки, содержащие определенное число нуклонов, равное 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Эти числа получили название магических . Ядра, содержащее в своем составе магическое число протонов или нейтронов, наиболее устойчивы. Об этом свидетельствуют, прежде всего, повышенные величины энергии связи нуклонов в таких ядрах. [c.21]

Элементы- с числом нуклонов, приближающимся к этим магическим числам, также проявляют аналогичную тенденцию. [c.49]

Изотопы, ядра которых содержат магические числа нуклонов, характеризуются повышенным по сравнению с соседними изотопами содержанием в земной коре. На рис. 5 логарифм относитель- [c.20]

Оболочечная модель ядра сразу привела к большому успеху с ее помощью удалось объяснить существование так называемых магических чисел в ядрах. Было известно, что наиболее распространены в природе и наиболее устойчивы ядра, содержащие 2, 8, 20, 50, 82 и 126 протонов или нейтронов (заметьте, что все магические числа -четные ). В соответствии с оболочечной моделью эти числа-не что иное, как максимально возможное число нуклонов на соответствующих энергетических ядерных оболочках. Максимально стабильными должны быть ядра, имеющие заполненные оболочки, точно так же, как наиболее стабильными (в смысле химической активности) среди элементов оказываются инертные газы с полностью заполненными электронными оболочками. Особенно устойчивы дважды магические ядра, например очень стабильное ядро д РЬ-в нем 82 протона и 126 нейтронов. Кстати, именно свинцом (хотя и разными его изотопами) заканчиваются цепочки всех естественных радиоактивных превращений (ряд урана, ряд актиния и ряд тория). [c.98]

Нуклонную емкость внутриядерных энергетических уровней связывают с магическими числами. Предполагается, что эти числа нуклонов связаны с застроенными уровнями, которые образуют в ядре устойчивые нуклонные слои. Ядра с укомплектованными слоями характеризуются повышенной устойчивостью они завершают каждый период ядер. [c.77]

Является ли это пределом (верхней границей) системы элементов Оказывается нет. В природных условиях это элемент 92 (уран). Им и ограничивалась естественная система элементов прн жизни Д. И. Менделеева. В настоящее время уже синтезирован целый ряд заурановых элементов, включая 106 и 107. Теоретики подсчитали, что ядра с магическим числом нуклонов (гл. 2, 2) могут оказаться устойчивыми и при высоких значениях Z. Так, период полураспада изотопа должен быть равен 0,3с, а изотопа Э — 10 лет. Это связано с тем, что в атомном ядре последнего число нейтронов 294 — 110 = 184 является магическим. Далее имеются основания полагать, что стабилизация ядер возможна с Z N в соседстве с магическими. В частности, считается, что 114 протонов в ядре (Z = 114) в состоянии оказывать стабилизирующее влияние на целую серию изотопов этого элемента с N = 174 194 с оптимумом при N = 184 ядро пРш- [c.79]

Энергия связи, приходящаяся на один протон или на один нейтрон, особенно сильно возрастает, когда число протонов или нейтронов приближается к магическому. Наоборот, нуклоны, сразу следующие за магическим числом (т. е., к примеру, 21-, 51-, 83-й и т. д. протон или нейтрон), связаны особенно слабо, и связь вновь усиливается лишь при приближении числа нейтронов или протонов к следующему магическому значению. [c.22]

Частоты ЯКР для атомов различных элементов в зависимости от значений eQ лежат в интервале 10 —10 гц (рис. 2-1). Таунс [1] дает интересную корреляцию QIR (где Я — среднее значение радиуса ядра) от числа четных нуклонов. Собственные квадрупольные моменты ядер меняются довольно систематично, увеличиваясь сверху вниз и справа налево по периодической системе элементов. Исключение составляют С5 и обладающие магическими числами нейтронов, т. е. имеющие замкнутые нуклонные оболочки в ядре. Ядерные квадрупольные моменты для элементов левых подгрупп всегда больше, чем для правых. Однако значения е С1ц для атомов левых подгрупп всегда меньше, чем для правых, из-за различия в электронных состояниях валентных электронов соответствующих элементов. Кроме того, большинство квадрупольных моментов положительно, что вызывается тенденцией ядра к вытянутой относительно оси квантования форме, имеющей более низкую электростатическую энергию, чем в случае сжатой формы ядра с отрицательным значением е 3 . [c.26]

В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1400 радиоактивных ядер. Замечено, что ядра с числом протонов или нейтронов, равным 2, 8, 14, 20, 28, 50. 82, и числом нейтронов 126, 152 заметно отличаются по свойствам от остальных. Предполагается, что эти магические числа нуклонов соответствуют завершенным ядерным слоям и подслоям. Магическими ядра могут быть по числу протонов, по числу нейтронов и по числу протонов и нейтронов (дважды магические). К дважды магическим относятся ядра Не (2р, 2п), (8р, 8п), н (14р, 14п), Са (20р, 20п) и РЬ (82р, 126п). По числу протопов магическими являются 28Ni, 5 8п, ваРЬ, а по числу нейтронов магическими являются з 5г(38р, 50п), 2г(40р, 50п), Ва (56р, 82п), 57 Ьа(57р, 82п), °Се(58р, 82п) и др. [c.9]

Для истолкования указанных свойств было высказано предположение, что протоны и нейтроны в ядре распределяются по определенным ядерным уровням (оболочкам), предельное количество которых на каждом из них соответствует магическим числам нуклонов. Магические атомные ядра играют здесь роль аналогов атомов благородных газов. Этот подход лежит в основе модели ядерных оболочек. Такая модель объясняет высокую устойчивость ядра гелия, широкую распространенность кислорода и кремния в природе и др. Дальнейшая разработка моделей строения ядер пдквела к коллективной модели ядра. [c.50]

Достижения современной ядерной физики и химии позволяют более определенно судить и о возможностях синтеза новых искусственных сверхтяжелых элементов. Эта проблема также неоднозначна. С одной стороны, последовательное увеличение числа протонов в ядре приводит к более резкому возрастанию числа нейтронов (атомная масса элементов растет быстрее, чем атомный номер ) и нестабильность тяжелых ядер должна увеличиваться с ростом числа нейтронов, вплоть до невозможности их существования. С другой стороны, оболочечная модель ядра предполагает наличие полностью завершенных нуклонных слоев (магические числа 2, 8, 14, 20, 28, 50, 126) . Такие завершенные нуклонные оболочки обладают повышенной стабильностью. На этом основано предсталение о так называемых островках стабильности среди сверхтяжелых элементов, ближайший из которых находится вблизи 2=126, т. е. соответствующие ядра должны обладать сравнительно высокой устойчивостью. [c.451]

Систематика изотопов. В основу систематики изотопов положена оболочечная модель строения ядра, согласно которой нуклоны занимают дискретные энергетические уровни. Числа нуклонов, полностью заполняющих ядерную оболочку, называются магическими числами. Они не совпадают с привычными для нас значениями полностью заполненных электронных оболочек 2, 8, 18, 32, а принимают ряд других значений 2, 8, 14, 20, 28, 50, 126... Существуют ядра с полностью заполненными протонными уровнями и незаполненными нейтронными или, наоборот, полностью укомплектованными только нейтронными уровнями. Такие ядра называются магическими. Они характеризуются большей устойчивостью и распространенностью, чем ядра немагические. Те изотопы, у которых оказываются полностью заполнены и протонные и нейтронные уров- [c.414]

Протонно-нейтронная модель атомного ядра ( 5 ). Изотопы ( 6 ). Энергия связи нуклонов и устойчивость атомного ядра ( 8 ). Ядерные силы. Взаимодействие между нумонами в ядре (10 ). Оболочечнаи модель ядра. Магические числа нуклонов ( 13). [c.238]

Все это показывает, что ядра, имеющие эти магические числа нуклонов, обладают исключительной устойчивостью. Это наблюдение будет подробнее рассмотренно в следующем разделе. В табл. 5.3 приведены некоторые свойства ядер. [c.137]

Большие отклонения в значениях Q, предсказанные оболочечной моделью, имеют ядра, строение которых сильно отличается от строения устойчивых конфигураций с заполненными оболочками и магическим числом нуклонов. Следовательно, нуклоны, находящиеся вне замкнутой оболочки, будут притягиваться несколько слабее к остатку ядра, и поэтому при вращении ядра они будут подвержены значительной центробежной силе. Эта сила должна вызывать искажение формы ядра от сферической до эллиптической (рис. 5.4). Ее действие станет по своей природе обобщенным, и, поскольку искажение происходит, нуклоны внутри замкнутых оболочек также должны испытывать это влияние. Для того чтобы частица вращалась, ей нужно сообидить энергию, а так как ядро — это малая по размеру частица, то его вращательная энергия должна быть квантована. Было найдено, что для ядер, содержащих четные количества протонов и нейтронов, разрешенные вращательные энергии определяются уравнением [c.143]

Таблица изотопов. Система И. разделена на периоды (обозначенные в таблице римскими цифрами), заканчивающиеся на 2Р-УСТ0ЙЧИВЫХ И. с заполненным числом частиц в нуклонных оболочках атомных ядер (см. Ядро атомное). Числа нейтронов у этих И,—т. н. магические числа (20, 60, 82, 126)—указаны внизу таблицы. [c.102]

В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1000 радиоактивных ядер. Замечено, что ядра, содержащие 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82 протона или нейтрона и 126, 152 нейтрона, заметно отличаются по свойствам от остальных. Предполагается, что эти (/.магические числа- нуклонов соответствуют завершенным ядерным слоям и подслоям. Магическими ядра могут быть 1) по числу протонов, 2) по числу нейтронов и 3) по числу протонов и нейтронов ( дважды магическими ). К дважды магическим относятся ядра Не 2р, 2п), о (8р, 8п), (14/7, 14л), Са 20р, 20л) и (82р, 126л). По числу протонов магическими [c.37]

Казалось бы, элементы с последующими порядковыми номерами должны иметь еще более короткие периоды полураспада и таким образом нижняя граница периодической системы оборвется где-то в районе 106-го—108-го элементов. Однако имеются весьма веские теоретические основания считать, что среди сверхтяжелых элементов повышенной устойчивостью должны обладать ядра с замкнутыми нуклонными слоями, с отвечающими магическим числами протонов 2 = 114 и 126 и нейтронов М = 184. Так, согласно расчетам для ядер с дважды магическими числами (114 р, 184 п) и 2бЭ(126р, 184п) период полураспада должен составлять 10 — 10 лет. В таком случае логично исследовать возможности практического осуществления синтеза элементов с порядковыми номерами около 114, а также проводить поиски элементов 110 и 114 в природе. [c.664]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология