1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Энергия отделения двух нейтронов удобна тем, что она свободна от флуктуаций, обусловленных парным взаимодействием (изменяется монотонно). Средняя энергия отделения нейтрона а„=е,„/2 вводится для приведения еая к однонуклонному масштабу. На рис. 22 нанесены все рассмотренные изотопы углерода (кружочки), а также все В-стабильные легкие ядра (точки). Из рисунка видно, что изучение сечения энергетической поверхности плоскостью У=б позволяет оценить «горизонтальную ширину» области известных иуклоностабильных ядер в районе малых 2.
Для оценки ее «вертикальной ширины» надо обратиться к сечению энергетической поверхности плоскостью Ж=сопз1. В табл. 3 приведены характеристики семи хорошо изученных ядер-изотопов с У=б (см. рис. 22). Таблица 3 5б Глава ь свойства стабильных ядер и ядерных сил Продолжение нтбл. д Не будем подробно комментировать эту таблицу, так как ее результаты аналогичны приведенным в табл. 2, если во всех рассуждениях заменить нейтрон протоном (е, Р, еа, йр ведут себя так же, как ст Р„, ем, й„в табл.
). По айалогии с Р„ Рр= ар(А, У)-ср(А — 1, У вЂ” 1) (3.18) при У четном и У= А — У = сопз1 называется п а р н о й э н е ргией протона. Величина чар=(2тр+М(А-2, е.— 2)-М(А, У))сг (3!9) при У четном и У=А -У=сопз1 называется э н е р - и е й отделения двух протонов, а орте„/2 — средней энергией отделения протона. Ядра, свойства которых рассмотрены в, табл. 3, располагаются на рис. 22 по вертикальной линии при Ф=б. Из рисунка видно, что эта линья почти доходит до оси Ф. Самое легкое ядро ,'Не на ней имеет в 3 раза больше нейтронов, чем протонов. Полученный «крест» из изотопов с Утб и изотопов с Усвб дает приблизительное представление о размерах области известных иуклоностабильных ядер при малых У и Ф. Из рисунка видно, что при малых У и )й нуклоностабильных ядер в 3 — 4 раза больше, чем р-стабильных (р-радиоактивных в 2 — 3 раза больше, чем р-стабильных).
Аналогичные разрезы энергетической поверхности плоскостями Утсопяг (или Фтсопзг) можно сделать для всех е, (или Ж), при этом в области больших У кроме перечисленных выше характеристик (е, а, ст Р„, Р„е,„, сер, Ер, Т',И„) 57 б 3. Энергия ееязн ядра Ваа ОО 60 0 20 ФО 60 ВО 700 120 на 760 И Рис. 26 появляется добавочная информация в виде энергии а-распада Е, и спонтанного деления Е.„„„а также соответствующих периодов полураспада Т',"„ 'и Т;"„"". На рис.
2б показан общйн вид плоскости (У, У), заполненной всеми известными нуклоностабильными ядрами. Здесь узкой заштрихованной полосой показана дорожка (з-стабильных ядер, а ломаными сплошными линиями — границы известных и )) -радиоактивных ядер*. Из рисунка видно, что ширина области нуклоностабильных ядер с ростом У и гт' изменяется неравномерно. Особенно много ядер (около 25) на сечениях, соответствующих магическим числам (например, У= 50, 82), и в районах, которые по каким-либо причинам изучались особенно детально (тяжелые радиоактивные элементы, осколки деления).
Всего в настоящее время известно около 2000 нуклоностабильных ядер. Е„Е,„„, и других велйчнн для этих ядер позволяет сделать ряд заключений об их свойствах и об изменении этих свойств при изменении У и гт', а также о некоторых новых свойствах ядерных сил, например о парном взаимодействии и др. Однако закономерности, которые можно усмотреть из сопоставления данных„представленных в табл. 2 * Рисунок 26 носит условный характер.. Дорожка (ьстабилнных клер показана приближенно, а в пределах подосы 0-радиоактивных ядер имеются пустые места, соответствуюшне еше не обнаруженным ядрам. 5ь Глава К Свойства стабильных ядер н ядерных снл и 3, носят сугубо эмпирический характер.
Фактически они только констатируют свойства данного конкретного ядра и в лучшем случае позволяют ориентировочно предсказать некоторые свойства одного-двух соседних неизвестных ядер (например, по закономерностям изменения ам и евв). Для объяснения обнаруженных закономерностей и тем более для предсказания новых неизвестных ядер в широком интервале изменения 2 и Х необходимы теоретические закономерности, базирующиеся на модельных представлениях об устройстве атомного ядра. Выше мы уже пользовались моделью независимых частиц и моделью ядерных оболочек для объяснения повышенной стабильности ядер с У=У, с четными У и р! и магическими У и лч'. (Подробнее эти модели рассмотрены в гл. 11).
Другие закономерности из числа отмеченных выше (зависимость е от А и У, закономерности сс-распада и деления, соотношение между А и У у р-стабильных ядер и др.) объясняются в капельной модели ядра, которая также рассмотрена в гл. 11. В этой модели можно получить полуэмпирическую формулу (!О.!0) для энергии связи ядра, которая позволяет вычислять Л И'(А, У) по А и л, с погрешностью, не превышающей !Π— 20 МэВ. А комбинация капельной модели с оболочечной повышает точность этой формулы настолько (1 — 2 МэВ), что позволяет оценивать значения сн и 'е„каждое из которых является разностью двух большйх величин типа ЛИ'. Таким образом, все параметры ядра, приведенные в табл.
2 и 3, можно вычислить для известных ядер, а следовательно, с большой долей уверенности предсказать для неизвестных. Заметим, что эти предсказания направлены не только в сторону увеличения количества изотопов известных элементов с 1 < л. < 110, но и в область еще не обнаруженных сверхтяжелых элементов. Ниже приведен некритический перечень этих предсказаний. 1. Кроме известных нуклоностабильных ядер (около 2000) в природе должно существовать, по крайней мере, еще столько же ядер с е > О. Предполагаемый ход границ нуклонной стабильности(е„=О; е„=О) показан на рис.
26 штриховой линией. 2. Нейтроноизбыточные ядра вблизи границы нейтронной стабильности е„=О должны быть (3 -радиоактивны (с малым периодом полураспада Т7), и большой энергией ()-распада Ер) и испускать запаздывающие нейтроны, пары и даже тройки нейтронов (подробнее см. з 20, п, 3). Возможно, что они имеют аномально большие размеры и что для них будет наблюдаться повышенный выход реакций с одновременным вылетом двух нейтронов. з 3. Эмергия связи ядра 59 Такое заключение сделано с учетом свойств уже открытых ядер с сильным избытком нейтронов, например ~~Не и ~~Не.
Энергия отделения нейтрона для этих ядер очень мала, что свидетельствует об их «рыхлости», т. е. больших размерах (сравните со свойствами дейтрона, 9 82, и. 2). Кроме того, для этих ядер ез„<е„. 3. Существование ядер с большим избытком нейтронов (таких, как,'Не, 'зз).1) заставляет некоторых физиков надеяться на возможность существования нуклоностабильных нейтронных ядер, т. е. ядер, состоящих из одних только нейтронов. Однако эксперименты по поиску ядра„состоящего из двух .нейтронов (6 инейтрон) или четырех нейтронов (тетра нейтрон), дали отрицательный результат.
По некоторым предположениям нейтронные ядра могут образоваться при соударении тяжелых ядер с энергией несколько десятков мегаэлектрон-вольт на нуклон. В этом случае в результате мощного кулоновского удара в столкнувшихся ядрах должен возбудиться гигантский дипольный резонанс, сдвигающий протоны относительно нейтронов (см. 9 78), который в принципе может привести к обособлению нейтронов в нейтронное ядро. Не исключена также возможность существования нейтронных ядер в сверхплотном состоянии ядерной материи (см. 9 1О, п. 3). 4.
Нейтронодефицитные ядра вблизи границы протонной стабильности должны быть 1$ '-радиоактивны (с малым Т'за,' и большой Ер) и могут испускать запаздывающие протоны из возбужденного состояния ядра, образовавшегося после 1)'-распада или е-захвата (если И'> е„). В принципе они также могут испускать протоны из изомерного состояния (если Иг>е„) и обладать протонной радиоактивностью (если е,<0) или двухпротоиной радиоактивностью (если а„>0, а е„<0) (подробнее см.
8 20). 5. В области очень далеких трансуранов возможно существование «островков стабильности», т. е. ядер с очень малыми вероятностями сг- и р-распада и спонтанного деления. Эти островки могут быть расположены в районе новых предсказываемых магических чисел У= 114; Ф= 184 и е.=164.
б. Ядра, расположенные за пределами нуклонной стабильности е„=О, ер —— О, являются нуклононестабильными, т. е. существуют только в течение очень короткого ядерного времени: тяяж10 ~~ —:1О ~~ с. Однако подобные ядра, так же как и обычные, в принципе можно охарактеризовать массой, зарядом, олином и другими параметрами, а также скоростью, энергией, углом вылета и т.
п. 60 Глава П Свойства стабильиых ядер и ядерных сил В 4. Радиус ядра Первые представления о размерах атомного ядра были получены Резерфордом в результате опытов по изучению рассеяния сс-частиц, Для согласования результатов опытов с расческами потребовалось предположить, что значительная часть массы атома сосредоточена в его центральной части— ядре, которое можно представить в виде шара размером примерно 1О " см. В дальнейшем размеры ядер определялись разными способами: 1) оценка радиуса а-радиоактивных ядер по постоянной сс-распада (см.
0 17, п. 5); 2) анализ полуэмпирнческой формулы для массы и энергии связи ядра (см. 0 !О); 3) исследование рентгеновского излучения р-атомов (см. 5 106, п. 2); 4) изучение рассеяния быстрых нейтронов на ядрах; 5) измерение рассеяния быстрых электронов на ядрах. Два последних способа рассмотрены в этом параграфе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
