Stabilitātes sala
Ķīmiskie elementi, kas nav svins, ir radioaktīvi, un tiem nav stabilu izotopu. Tas nozīmē, ka tie sadalās par citiem elementiem. Izņemot plutoniju, to pussabrukšanas periods ir no dažām minūtēm līdz sekundēm. Fizikā ir teorija, kas saka, ka pēc vairākiem elementiem ar īsu pussabrukšanas periodu būs citi ar garāku pussabrukšanas periodu. Tās parasti sauc par stabilitātes salām. Paredzams, ka šiem elementiem būs izotopi ar pussabrukšanas periodu vairāku minūšu robežās. Hipotēze ir tāda, ka atomakodols ir veidots "čaulās" līdzīgi kā daudz lielākās elektronu čaulas atomos. Abos gadījumos čaulas ir tikai kvantu enerģijas līmeņu grupas, kas atrodas relatīvi tuvu viens otram. Enerģijas līmeņus no kvantu stāvokļiem, kas atrodas divās dažādās čaulās, šķir salīdzinoši liela enerģijas plaisa. Tāpēc, kad neitronu un protonu skaits pilnībā aizpilda kodola konkrētās čaulas enerģijas līmeņus, saistīšanas enerģija uz vienu nukleonu sasniegs lokālu maksimumu, un tādējādi konkrētajai konfigurācijai būs ilgāks kalpošanas laiks nekā tuvumā esošajiem izotopiem, kuriem nav aizpildītu čaulu.
Piepildītā čaulā būtu neitronu un protonu "maģiskais skaits". Viens no iespējamiem neitronu maģiskajiem skaitļiem sfēriskiem kodoliem ir 184, un daži iespējamie atbilstošie protonu skaitļi ir 114, 120 un 126, kas nozīmētu, ka visstabilākie sfēriskie izotopi būtu flerovijs-298, nebinilijs-304 un nebiheksijs-310. Īpaši jāatzīmē Ubh-310, kas būtu "divkārši maģisks" (tiek uzskatīts, ka gan tā protonu skaitlis 126, gan neitronu skaitlis 184 ir maģisks), un tādējādi tam visdrīzāk būtu ļoti ilgs pussabrukšanas periods. (Nākamais vieglākais divkārši maģiskais sfēriskais kodols ir svins-208, kas ir vissmagākais stabilais kodols un visstabilākais smagais metāls).
Jaunākie pētījumi liecina, ka lieli kodoli tiek deformēti, izraisot maģisko skaitļu maiņu. Tagad tiek uzskatīts, ka Hassium-270 ir divkārši deformēts magiskais kodols ar deformētiem maģiskajiem skaitļiem 108 un 162. Tomēr tā pussabrukšanas periods ir tikai 3,6 sekundes.
Ir radīti izotopi, kuros ir pietiekami daudz protonu, lai tos iestādītu uz stabilitātes salas, bet pārāk maz neitronu, lai tos pat novietotu uz salas ārējiem "krastiem". Iespējams, ka šiem elementiem piemīt neparastas ķīmiskās īpašības, un, ja tiem ir izotopi ar pietiekamu dzīves ilgumu, tos varētu izmantot dažādiem praktiskiem mērķiem (piemēram, kā daļiņu paātrinātāju mērķus un arī kā neitronu avotus).
Periodiskā tabula ar elementiem, kas iekrāsoti atkarībā no to stabilākā izotopa pussabrukšanas laika. Stabilie elementi. Radioaktīvie elementi, kuru pussabrukšanas periods ir ilgāks par četriem miljoniem gadu. Pusperiodi no 800 līdz 34 000 gadu. Pusperiodi no 1 dienas līdz 103 gadiem. Pusperiodi no minūtes līdz 1 dienai. Pusperiodi, kas īsāki par minūti.
Jautājumi un atbildes
J: Kādi elementi ir ārpus svina?
A: Elementi, kas ir ārpus svina, ir radioaktīvi, un tiem nav stabilu izotopu.
J: Kāda ir fizikas teorija, kas izskaidro, kāpēc dažiem elementiem ir ilgāks pussabrukšanas periods?
A: Fizikas teorija nosaka, ka pēc vairākiem elementiem ar īsu pussabrukšanas periodu būs citi ar garāku pussabrukšanas periodu, ko sauc par stabilitātes salām. Tas ir tāpēc, ka tad, kad neitronu un protonu skaits pilnībā aizpilda konkrētā kodola apvalka enerģijas līmeņus, saistīšanas enerģija uz vienu nukleonu sasniegs lokālu maksimumu, un tādējādi konkrētajai konfigurācijai būs ilgāks mūžs nekā blakus esošajiem izotopiem.
J: Kādi ir maģiskie skaitļi sfēriskiem kodoliem?
A: Sfērisko kodolu maģiskie skaitļi ir neitronu skaits 184 un protonu skaits 114, 120 un 126. Tas nozīmētu, ka visstabilākie sfēriskie izotopi būtu flerovijs-298, nebinilijs-304 un nebiheksijs-310.
Vai tiek uzskatīts, ka hassijs-270 ir divkārši maģisks?
A: Jā, tiek uzskatīts, ka Hassium-270 ir divkārši maģisks deformēts kodols ar deformētiem maģiskajiem skaitļiem 108 un 162.
J: Cik ilgs ir tā pussabrukšanas periods?
A: Tā pussabrukšanas periods ir 3,6 sekundes.
J: Vai šiem elementiem ir kādi praktiski pielietojumi?
A: Jā, ja tiem ir izotopi ar pietiekamu dzīves ciklu, tos potenciāli varētu izmantot dažādiem praktiskiem lietojumiem, piemēram, kā daļiņu paātrinātāju mērķus vai neitronu avotus.
