Izobary stabilne pod wpływem rozpadu beta — Beta-decay stable isobars

Beta zaniku stabilne izobary , to zestaw izotopów , które nie mogą ulegać rozpadu beta , to znaczy, że przekształcenie neutronu do protonu lub protonów do neutronów w jądrze . Podzbiór tych nuklidów jest również stabilny pod względem podwójnego rozpadu beta lub teoretycznie wyższego jednoczesnego rozpadu beta, ponieważ mają one najniższą energię ze wszystkich nuklidów o tej samej liczbie masowej .

Ten zestaw nuklidów jest również znany jako linia stabilności beta , termin używany już w 1965 roku . Linia ta leży wzdłuż dna jądrowej doliny stabilności .

Wstęp

Linię stabilności beta można zdefiniować matematycznie, znajdując nuklid o największej energii wiązania dla danej liczby masowej, za pomocą modelu takiego jak klasyczny półempiryczny wzór masy opracowany przez CF Weizsäckera . Te nuklidy są lokalnymi maksimami pod względem energii wiązania dla danej liczby masowej.

Wszystkie nieparzyste liczby masowe mają tylko jeden stabilny nuklid rozpadu beta.

Wśród parzystych liczb masowych sześć (124, 130, 136, 148, 150, 154) ma trzy beta-stabilne nuklidy. Nikt nie ma więcej niż trzy; wszyscy inni mają jeden lub dwa.

• Od 2 do 34 , wszyscy mają tylko jeden.
• Od 36 do 72, tylko osiem (36, 40, 46, 50, 54, 58, 64, 70) ma dwa, a pozostałych 12 ma jeden.
• Od 74 do 122, trzy (88, 90, 118) mają jedną, a pozostałe 23 mają dwie.
• Od 124 do 154 tylko jeden (140) ma jeden, sześciu ma trzy, a pozostałych 9 ma dwa.
• Od 156 do 262 tylko osiemnastu ma jeden, a pozostałych 36 ma dwa, choć mogą istnieć również nieodkryte.

Wszystkie nuklidy pierwotne są stabilne w przypadku rozpadu beta, z wyjątkiem ⁴⁰ K, ⁵⁰ V, ⁸⁷ Rb, ¹¹³ Cd, ¹¹⁵ In, ¹³⁸ La, ¹⁷⁶ Lu i ¹⁸⁷ Re. Ponadto ¹²³ Te i ^180m Ta nie zaobserwowano rozkładu, ale uważa się, że ulegają beta rozpadać się bardzo długi okres półtrwania (ponad 10 ¹⁵ lat). Niepierwotne ²⁴⁷ Cm powinno ulegać rozpadowi beta do ²⁴⁷ Bk (ale nigdy nie zaobserwowano, aby tak się stało). Wreszcie, nie zaobserwowano, aby ⁴⁸ Ca i ⁹⁶ Zr ulegały rozpadowi beta (co jest teoretycznie możliwe dla obu), ale znany jest podwójny rozpad beta w obu przypadkach. Wiadomo , że wszystkie pierwiastki aż do nobelu włącznie , z wyjątkiem technetu i prometu , mają co najmniej jeden izotop beta-stabilny.

Lista znanych izobarów o stabilnym rozpadzie beta

Obecnie znanych jest 350 nuklidów stabilnych w wyniku rozpadu beta. Teoretycznie przewidywany lub obserwowany eksperymentalnie podwójny rozpad beta jest pokazany strzałkami, tzn. strzałki wskazują na izobar o najlżejszej masie. (Czasami jest to zdominowane przez rozpad alfa lub spontaniczne rozszczepienie , szczególnie w przypadku ciężkich pierwiastków.)

Żaden nuklid stabilny w rozpadzie beta nie ma liczby protonowej 43 lub 61, a żaden nuklid stabilny w rozpadzie beta nie ma liczby neutronów 19, 21, 35, 39, 45, 61, 71, 89, 115, 123 lub 147.

Jeden wykres znanych i przewidywanych nuklidów do Z = 149, N = 256. Czarny oznacza przewidywaną linię beta-stabilności, która jest zgodna z danymi eksperymentalnymi. Przewiduje się, że wyspy stabilności wyśrodkowane będą w pobliżu ²⁹⁴ Ds i ³⁵⁴ 126, powyżej których model wydaje się odbiegać od kilku zasad półempirycznego wzoru na masę.

Zaobserwowano, że wszystkie nuklidy stabilne w rozpadzie beta z A ≥ 209 rozpadają się przez rozpad alfa, z wyjątkiem niektórych, w których dominuje samorzutne rozszczepienie. Z wyjątkiem ²⁶² No, żadne nuklidy o A ≥ 260 nie zostały ostatecznie zidentyfikowane jako beta-stabilne, chociaż ²⁶⁰ Fm i ²⁶² No są niepotwierdzone.

Oczekuje się, że ogólne wzorce beta-stabilności będą kontynuowane w obszarze superciężkich pierwiastków , chociaż dokładna lokalizacja środka doliny stabilności zależy od modelu. Powszechnie uważa się, że wzdłuż linii stabilności beta istnieje wyspa stabilności dla izotopów pierwiastków wokół koperniku, które są stabilizowane przez zamknięcia powłoki w regionie; takie izotopy rozpadłyby się głównie w wyniku rozpadu alfa lub spontanicznego rozszczepienia. Poza wyspą stabilności różne modele, które poprawnie przewidują znane izotopy beta-stabilne, przewidują anomalie w linii beta-stabilności, których nie można zaobserwować w przypadku żadnych znanych nuklidów, takie jak istnienie dwóch nuklidów beta-stabilnych o tej samej nieparzystej liczbie masowej. Wynika to z faktu, że półempiryczna formuła masy musi uwzględniać korekcję powłoki i deformację jądra, które stają się znacznie bardziej widoczne w przypadku ciężkich nuklidów.

Rozpad beta w kierunku masy minimalnej

Rozpad beta zazwyczaj powoduje rozpad izotopów w kierunku izobaru o najniższej masie (często, ale nie zawsze, tej o najwyższej energii wiązania) o tej samej liczbie masowej, które nie są zaznaczone kursywą w powyższej tabeli. Tak więc te o niższej liczbie atomowej i wyższej liczbie neutronów niż izobar o minimalnej masie ulegają rozpadowi beta-minus , podczas gdy te o wyższej liczbie atomowej i niższej liczbie neutronów ulegają rozpadowi beta-plus lub wychwytowi elektronów . Wyjątkiem są jednak cztery nuklidy, w których większość ich rozpadów przebiega w przeciwnym kierunku:

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Łańcuchy rozpadu https://www-nds.iaea.org/relnsd/NdsEnsdf/masschain.html
• (rosyjski) Rozpad beta stabilne nuklidy do Z =118