Stabilumo sala
Cheminiai elementai, išskyrus šviną, yra radioaktyvūs ir neturi stabilių izotopų. Tai reiškia, kad jie skyla į kitus elementus. Išskyrus plutonį, jų pusėjimo trukmė yra nuo kelių minučių iki kelių sekundžių. Fizikoje yra teorija, kuri teigia, kad po kelių elementų, kurių pusėjimo trukmė trumpa, atsiras kitų, kurių pusėjimo trukmė ilgesnė. Jie paprastai vadinami stabilumo salomis. Tikimasi, kad šie elementai turės izotopų, kurių pusėjimo trukmė yra kelių minučių intervale. Keliama hipotezė, kad atomobranduolys yra sudarytas iš "apvalkalų" panašiai kaip daug didesnių elektronų apvalkalų atomuose struktūra. Abiem atvejais apvalkalai yra tik kvantinių energijos lygmenų, kurie yra palyginti arti vienas kito, grupės. Dviejų skirtingų kiautų kvantinių būsenų energijos lygmenis skiria palyginti didelis energijos tarpas. Taigi, kai neutronų ir protonų skaičius visiškai užpildo tam tikro branduolio apvalkalo energijos lygmenis, vieno nukleono surišimo energija pasieks vietinį maksimumą, todėl tos konkrečios konfigūracijos gyvavimo trukmė bus ilgesnė nei netoliese esančių izotopų, neturinčių užpildytų apvalkalų.
Užpildytame apvalkale būtų "stebuklingas" neutronų ir protonų skaičius. Vienas iš galimų magiškų neutronų skaičių sferiniams branduoliams yra 184, o kai kurie galimi atitinkami protonų skaičiai yra 114, 120 ir 126. Tai reikštų, kad stabiliausi sferiniai izotopai būtų flerovis-298, unbinilis-304 ir unbiheksis-310. Ypač pažymėtinas Ubh-310, kuris būtų "dvigubai magiškas" (manoma, kad ir jo protonų skaičius 126, ir neutronų skaičius 184 yra magiški), todėl labiausiai tikėtina, kad jo pusėjimo trukmė būtų labai ilga. (Kitas lengvesnis dvigubai magiškesnis sferinis branduolys yra švino-208 - sunkiausias stabilus branduolys ir stabiliausias sunkusis metalas).
Naujausi tyrimai rodo, kad dideli branduoliai deformuojasi, todėl magiški skaičiai pasislenka. Dabar manoma, kad Hassium-270 yra dvigubai deformuotas magiškasis branduolys, kurio magiškieji skaičiai yra 108 ir 162. Tačiau jo pusėjimo trukmė yra tik 3,6 sekundės.
Buvo pagaminta izotopų, turinčių pakankamai protonų, kad jie atsidurtų stabilumo saloje, bet per mažai neutronų, kad jie atsidurtų net išoriniuose salos "krantuose". Gali būti, kad šie elementai pasižymi neįprastomis cheminėmis savybėmis ir, jei jų izotopai yra pakankamai ilgaamžiai, juos būtų galima naudoti įvairiais praktiniais tikslais (pavyzdžiui, kaip dalelių greitintuvų taikinius ir neutronų šaltinius).
Periodinė lentelė, kurioje elementai nuspalvinti pagal jų stabiliausio izotopo pusėjimo trukmę. Stabilūs elementai. Radioaktyvieji elementai, kurių pusėjimo trukmė yra ilgesnė nei keturi milijonai metų. Elementai, kurių pusėjimo trukmė yra nuo 800 iki 34 000 metų. Pusėjimo trukmė nuo 1 dienos iki 103 metų. Pusėjimo trukmė nuo minutės iki 1 dienos. Pusėjimo trukmė trumpesnė nei minutė.
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kokie elementai yra už švino ribų?
Atsakymas: Už švino esantys elementai yra radioaktyvūs ir neturi stabilių izotopų.
K: Kokia fizikos teorija paaiškina, kodėl kai kurių elementų pusėjimo trukmė ilgesnė?
Atsakymas: Fizikos teorija teigia, kad po kelių elementų, kurių pusėjimo trukmė trumpa, atsiras kitų, kurių pusėjimo trukmė ilgesnė, vadinamųjų stabilumo salų. Taip yra todėl, kad kai neutronų ir protonų skaičius visiškai užpildo tam tikro branduolio apvalkalo energijos lygmenis, vieno nukleono surišimo energija pasieks vietinį maksimumą, todėl tos konkrečios konfigūracijos gyvavimo trukmė bus ilgesnė nei gretimų izotopų.
Klausimas: Kokie yra sferinių branduolių magiškieji skaičiai?
A: Magiški sferinių branduolių skaičiai yra neutronų skaičius 184 ir protonų skaičiai 114, 120 ir 126. Tai reikštų, kad stabiliausi sferiniai izotopai būtų flerovis-298, unbinilis-304 ir unbiheksis-310.
Klausimas: Ar manoma, kad hasis-270 yra dvigubai magiškas?
A: Taip, manoma, kad Hassium-270 yra dvigubai magiškas deformuotas branduolys su deformuotais magiškais skaičiais 108 ir 162.
K: Kiek laiko trunka jo pusėjimo trukmė?
A: Jo pusėjimo trukmė yra 3,6 sekundės.
Klausimas: Ar yra kokių nors praktinių šių elementų panaudojimo galimybių?
Atsakymas: Taip, jei jų izotopai turi tinkamą gyvavimo trukmę, jie galėtų būti naudojami įvairioms praktinėms reikmėms, pavyzdžiui, kaip dalelių greitintuvų taikiniai arba neutronų šaltiniai.
