Мир вокруг нас

Этэрнус

Таблица 58 ^[18]

Изотопы кюрия, с наибольшей энергией связи, и известные смежные к ним

Примечание: # — данные, полученные из трендов (не экспериментальные данные)

Рис. 197

Из

последнего — следует, что способность периферийных областей в ядре, связывать нейтроны — не растёт (или почти не растёт) с увеличением массы ядра. Это как раз соответствует природе ядерных (мезонных) взаимодействий, как короткодействующих сил. Иными словами, ядро сохраняет целостность лишь благодаря скелету из альфа-частиц (и нейтронным мостам), а не из-за непосредственного взаимодействия нуклонов одного конца ядра с противоположным.

В итоге, из-за короткодействия сил, связывающих нуклоны, и практического отсутствия роста этих сил с увеличением числа нуклонов, электрическое отталкивание протонов, накапливаясь — становится в ядрах тяжёлых элементов, сравнимым, по эффективности, с сильным взаимодействием, поэтому тяжёлые ядра оказываются нестабильными (радиоактивными), в т. ч. обретают способность к спонтанному делению, или всё более ускоренному альфа-распаду.

Далее: Из неизменности и предсказуемости строения наиболее энерговыгодных изотопов — легко выяснить строение соответствующих (наиболее энерговыгодных) ядер и гораздо более тяжёлых элементов, имеющихся в таблице Менделеева.

Но рассмотрим, сперва, по порядку, строение ядер следующего элемента: калифорния, расположенного за кюрием (табл. 50). На рис. 198 — представлено вероятное строение ядра наиболее энерговыгодного изотопа калифорния (240), и соседних, близких к нему по энергии, ядер (см. табл. 59).

Рис. 198

Таблица 59 ^[18]

Изотоп калифорния, с наибольшей энергией связи, и известные смежные к нему

Обратим внимание, что калифорний-238, представленный на рис. 198 — не склонен к альфа-распаду, а распадается путём спонтанного деления, в отличие от калифорния-240, см. табл. 60. Вероятный механизм этого различия — показан на рис. 199. На рис. видно, что в калифорнии-240, протоны в дальней части ядра — могут, «виртуально», переходить из альфа-кластера, и образовывать кластеры дейтерия, которые затем могут перейти на базовый энергоуровень вне ядра, в виде альфа-частицы (что, в целом, аналогично механизму распада ядра бериллия-8). Для ядра калифорния-238, из-за отсутствия нейтронов в соответствующем положении (в дальней части ядра (см. рис. 198)), такой переход невозможен, поэтому калифорний-238 распадается почти исключительно путём спонтанного деления (табл. 60).

Таблица 60 ^[8]

Изотопы калифорния-238, -240

Рис. 199

Каналы распада калифорния-238 и -240 — свидетельствуют в пользу представленных конфигураций этих ядер. Эти, наиболее энерговыгодные изотопы калифорния, как и соответствующие рассматривавшиеся изотопы (ядра) предыдущих чётных элементов (кюрия

и плутония) — в значительной мере асимметричны.

Асимметрия в ещё большей степени — свойственна более тяжёлым ядрам этих же элементов (что означает переход нуклонов на ещё более высокие энергоуровни, с уменьшением удельной энергии связи ядер, но с ростом стабильности). Вероятное строение таких изотопов плутония и кюрия (для которых известен кластерный распад, в некоторой степени, помогающий подтвердить определённую структуру ядра) — показано на рис. 200 (см. также табл. 61).

Рис. 200

Таблица 61 ^[8]

Ядра плутония и кюрия, для которых известен / измерен кластерный распад

В целом, на этих, и рассмотренных ранее, примерах, видно, что изотопы всех элементов от радия до калифорния — в высокой степени асимметричны. Экспериментальным подтверждением этой асимметрии — могут служить не только кластерные распады многих изотопов (с т. зр. наглядной геометрии), и спонтанное деление калифорния-238, — но и высокие значения электрических квадрупольных моментов ядер в этой области — см. рис. 201. На рис. особо отмечены некоторые т. н. «магические» и (14, 40) «полумагические» числа нуклонов (называемые так на неклассическом этапе), соответствующие элементам, ядра (изотопы) которых имеют близкие к нулю квадрупольные моменты.

Рис. 201 ^[31]. Измеряемые квадрупольные электрические моменты некоторых изотопов, в зависимости от числа протонов или нейтронов

Как известно, величина электрического квадрупольного момента, используется для оценки отклонения формы ядра от симметричной. Как видно из рис. 201, (практически) симметричное (недеформированное) строение — характерно для ядер (изотопов) таких тяжёлых элементов как: олово (Z = 50), церий (Z = 58), свинец (Z = 82), строение которых (т. е. изотопов этих элементов) рассматривалось ранее, и действительно было симметричным или близким к таковому.

Асимметрия же, как видно на рис. 201 — характерна для многих ядер (изотопов), в т. ч. растёт в направлении от радия к калифорнию, а также для самария, и др. В целом, большинство элементов в таблице Менделеева (включая радий, торий, уран, плутоний, кюрий, калифорний), имеют ядра (изотопы), с высокими значениями электрических квадрупольных моментов, = находящиеся в состоянии устойчивой (выгодной) деформации (см. рис. 201), наглядным проявлением которой, является асимметрия между правой и левой частями этих ядер.

Далее: Вернёмся к рассмотрению изотопов с наибольшей энергией связи: учитывая практическую неизменность закономерностей связи нейтронов в наиболее энерговыгодных изотопах, переходим от элемента калифорния, сразу к элементу, расположенному на 12 элементов дальше калифорния, — дармштадтию (110-й элемент таблицы Менделеева, см. табл. 50). Ядра наиболее энерговыгодных изотопов, дармштадтия-270 и -272, в симметричной конфигурации — представлены на рис. 202 (см. также табл. 62). Как видно, полностью симметричное ядро дармштадтия-270 — способно связать эффективной связью (т. е. непосредственно, или в составе мостов и выгодных кластеров), на 50 нейтронов больше, чем протонов. (Как и дармштадтий-272 — на 52 нейтрона больше, чем протонов, хотя связь последней пары нейтронов, в дальней части ядра, указанных на рис. — представляется маловыгодной). Т. о. тут, в целом — всё так же, как и у более лёгких элементов: наибольшая энергия связи — соответствует непосредственному, и в составе (сильных) мостов, связыванию нейтронов.