Stabilní izobary s beta rozpadem - Beta-decay stable isobars
Beta-rozpadově stabilní isobary jsou souborem nuklidů, které nemohou podstoupit beta rozpad , to znamená transformaci neutronu na proton nebo protonu na neutron v jádru . Podskupina těchto nuklidů je také stabilní, pokud jde o dvojitý beta rozpad nebo teoreticky vyšší simultánní beta rozpad, protože mají nejnižší energii ze všech nuklidů se stejným hmotnostním číslem .
Tato sada nuklidů je také známá jako linie stability beta , termín již běžně používaný v roce 1965. Tato linie leží podél dna jaderného údolí stability .
Úvod
Linii stability beta lze definovat matematicky nalezením nuklidu s největší vazebnou energií pro dané hmotnostní číslo, modelem, jako je klasický semi-empirický hmotnostní vzorec vyvinutý CF Weizsäckerem . Tyto nuklidy jsou lokální maxima z hlediska vazebné energie pro dané hmotnostní číslo.
βDS | Jeden | Dva | Tři |
---|---|---|---|
2-34 | 17 | ||
36-58 | 6 | 6 | |
60-72 | 5 | 2 | |
74-116 | 2 | 20 | |
118-154 | 2 | 11 | 6 |
156-192 | 5 | 14 | |
194-210 | 6 | 3 | |
212-262 | 7 | 19 | |
Celkový | 50 | 75 | 6 |
Všechna lichá hmotnostní čísla mají pouze jeden stabilní nuklid beta rozpadu.
Mezi sudým hmotnostním číslem má šest (124, 130, 136, 148, 150, 154) tři beta-stabilní nuklidy. Žádný nemá více než tři; všichni ostatní mají jeden nebo dva.
- Od 2 do 34 mají všichni pouze jeden.
- Od 36 do 72 má pouze osm (36, 40, 46, 50, 54, 58, 64, 70) dva a zbývajících 12 má jeden.
- Od 74 do 122 mají tři (88, 90, 118) jeden a zbývajících 23 má dva.
- Od 124 do 154 má pouze jeden (140) jeden, šest má tři a zbývajících 9 má dva.
- Od 156 do 262 jich má pouze osmnáct a zbývajících 36 má dva, i když mohou existovat i někteří neobjevení.
Všechny prvotní nuklidy jsou beta rozpadově stabilní, s výjimkou 40 K, 50 V, 87 Rb, 113 Cd, 115 In, 138 La, 176 Lu a 187 Re. Kromě toho nebyl pozorován rozpad 123 Te a 180 m Ta, ale věří se, že podléhají beta rozpadu s extrémně dlouhým poločasem rozpadu (více než 10 15 let). Non-prvotní 247 Cm by mělo projít beta rozpadem na 247 Bk (ale také to nikdy nebylo pozorováno). Nakonec nebylo pozorováno , že 48 Ca a 96 Zr podléhají beta rozpadu (což je teoreticky možné u obou), ale u obou je znám dvojitý beta rozpad. O všech prvcích až po nobelium včetně , kromě technecia a promethia , je známo, že mají alespoň jeden beta-stabilní izotop.
Seznam známých izobarů stabilních proti rozpadu beta
V současné době je známo 350 beta-rozpadových stabilních nuklidů. Teoreticky předpovězený nebo experimentálně pozorovaný dvojitý beta rozpad je znázorněn šipkami, tj. Šipky směřují k nejlehčí izobaru. (Tomu někdy dominuje alfa rozpad nebo spontánní štěpení , zejména u těžkých prvků.)
Žádný stabilní nuklid beta-rozpadu nemá protonové číslo 43 nebo 61 a žádný stabilní nuklid beta-rozpadu nemá neutronové číslo 19, 21, 35, 39, 45, 61, 71, 89, 115, 123 nebo 147.
Dokonce i N. | Odd N. | |
---|---|---|
Dokonce i Z. | Dokonce i A. | Odd A |
Odd Z | Odd A | Dokonce i A. |
Odd A | Dokonce i A. | Odd A | Dokonce i A. | Odd A | Dokonce i A. | Odd A | Dokonce i A. |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 H | 2 H | 3 On | 4 On | 5 He (n) | 6 Li | 7 Li | 8 Be (α) |
9 Be | 10 B | 11 B | 12 C. | 13 C. | 14 N. | 15 N. | 16 O |
17 O | 18 O. | 19 F | 20 Ne | 21 Ne | 22 Ne | 23 Na | 24 mg |
25 mg | 26 mg | 27 Al | 28 Si | 29 Si | 30 Si | 31 str | 32 S. |
33 S. | 34 S. | 35 Cl | 36 S ← 36 Ar | 37 Cl | 38 Ar | 39 K. | 40 Ar ← 40 Ca |
41 K. | 42 Ca | 43 Ca | 44 Ca | 45 Sc | 46 Ca → 46 Ti | 47 Ti | 48 Ti |
49 Ti | 50 Ti ← 50 kr | 51 V. | 52 kr | 53 kr | 54 Cr ← 54 Fe | 55 Mn | 56 Fe |
57 Fe | 58 Fe ← 58 Ni | 59 Co | 60 Ni | 61 Ni | 62 Ni | 63 Cu | 64 Ni ← 64 Zn |
65 Cu | 66 Zn | 67 Zn | 68 Zn | 69 Ga | 70 Zn → 70 Ge | 71 Ga | 72 Ge |
73 Ge | 74 Ge ← 74 Se | 75 As | 76 Ge → 76 Se | 77 Se | 78 Se ← 78 Kr | 79 Br | 80 Se → 80 Kr |
81 Br | 82 Se → 82 Kr | 83 kr | 84 Kr ← 84 Sr | 85 Rb | 86 Kr → 86 Sr | 87 Sr | 88 Sr |
89 Y | 90 Zr | 91 Zr | 92 zr ← 92 Mo | 93 Nb | 94 Zr → 94 Mo | 95 Mo | 96 Mo ← 96 Ru |
97 Mo | 98 Mo → 98 Ru | 99 Ru | 100 Mo → 100 Ru | 101 Ru | 102 Ru ← 102 Pd | 103 Rh | 104 Ru → 104 Pd |
105 Pd | 106 Pd ← 106 Cd | 107 Ag | 108 Pd ← 108 Cd | 109 Ag | 110 Pd → 110 Cd | 111 Cd | 112 Cd ← 112 Sn |
113 V | 114 Cd → 114 Sn | 115 Sn | 116 Cd → 116 Sn | 117 Sn | 118 Sn | 119 Sn | 120 Sn ← 120 Te |
121 Sb | 122 Sn → 122 Te | 123 Sb | 124 Sn → 124 Te ← 124 Xe | 125 Te | 126 Te ← 126 Xe | 127 já | 128 Te → 128 Xe |
129 Xe | 130 Te → 130 Xe ← 130 Ba | 131 Xe | 132 Xe ← 132 Ba | 133 Čs | 134 Xe → 134 Ba | 135 Ba | 136 Xe → 136 Ba ← 136 Ce |
137 Ba | 138 Ba ← 138 Ce | 139 La | 140 Ce | 141 Pr | 142 Ce → 142 Nd | 143 Nd | 144 Nd (α) ← 144 Sm |
145 Nd | 146 Nd → 146 Sm (α) | 147 Sm (α) | 148 Nd → 148 Sm (α) ← 148 Gd (α) | 149 Sm | 150 Nd → 150 Sm ← 150 Gd (α) | 151 Eu (α) | 152 Sm ← 152 Gd |
153 Eu | 154 Sm → 154 Gd ← 154 Dy (α) | 155 Gd | 156 Gd ← 156 Dy | 157 Gd | 158 Gd ← 158 Dy | 159 Tb | 160 Gd → 160 Dy |
161 Dy | 162 Dy ← 162 Er | 163 Dy | 164 Dy ← 164 Er | 165 Ho | 166 Er | 167 Er | 168 Er ← 168 Yb |
169 Tm | 170 Er → 170 Yb | 171 Yb | 172 Yb | 173 Yb | 174 Yb ← 174 Hf (α) | 175 Lu | 176 Yb → 176 Hf |
177 Hf | 178 Hf | 179 Hf | 180 Hf ← 180 W (α) | 181 Ta | 182 W | 183 W. | 184 W ← 184 Os |
185 Re | 186 W → 186 Os (α) | 187 Os | 188 Os | 189 Os | 190 Os ← 190 Pt (α) | 191 Ir | 192 Os → 192 Pt |
193 Ir | 194 pt | 195 Pt | 196 Pt ← 196 Hg | 197 Au | 198 Pt → 198 Hg | 199 Hg | 200 Hg |
201 Hg | 202 Hg | 203 Tl | 204 Hg → 204 Pb | 205 Tl | 206 Pb | 207 Pb | 208 Pb |
209 Bi (α) | 210 Po (α) | 211 Po (α) | 212 Po (α) ← 212 Rn (α) | 213 Po (α) | 214 Po (α) ← 214 Rn (α) | 215 při (α) | 216 Po (α) → 216 Rn (α) |
217 Rn (α) | 218 Rn (α) ← 218 Ra (α) | 219 Fr (α) | 220 Rn (α) → 220 Ra (α) | 221 Ra (α) | 222 Ra (α) | 223 Ra (α) | 224 Ra (α) ← 224 Th (α) |
225 Ac (α) | 226 Ra (α) → 226 Th (α) | 227 Th (α) | 228 Th (α) | 229 Th (α) | 230 Th (α) ← 230 U (α) | 231 Pa (α) | 232 Th (α) → 232 U (α) |
233 U (α) | 234 U (α) | 235 U (α) | 236 U (α) ← 236 Pu (α) | 237 Np (α) | 238 U (α) → 238 Pu (α) | 239 Pu (α) | 240 Pu (α) |
241 dop. (Α) | 242 Pu (α) ← 242 Cm (α) | 243 dop. (Α) | 244 Pu (α) → 244 Cm (α) | 245 cm (α) | 246 cm (α) | 247 Bk (α) | 248 Cm (α) → 248 Cf (α) |
249 Srov (α) | 250 Cf (α) | 251 Srov (α) | 252 Cf (α) ← 252 Fm (α) | 253 Es (α) | 254 Cf (SF) → 254 Fm (α) | 255 Fm (α) | 256 Cf (SF) → 256 Fm (SF) |
257 Fm (α) | 258 Fm (SF) ← 258 Ne (SF) | 259 Md (SF) | 260 Fm (SF) → 260 No (SF) | 262 Ne (SF) |
Bylo pozorováno, že všechny beta-rozpadové stabilní nuklidy s A ≥ 209 se rozpadají alfa rozpadem, kromě některých, kde dominuje spontánní štěpení. S výjimkou 262 No nebyly žádné nuklidy s A ≥ 260 definitivně identifikovány jako beta-stabilní, ačkoli 260 Fm a 262 No nejsou potvrzeny.
Očekává se, že obecné vzorce beta-stability budou pokračovat do oblasti supertěžkých prvků , i když přesné umístění středu údolí stability závisí na modelu. Široce se věří, že ostrov stability existuje podél linie stability beta pro izotopy prvků kolem copernicium, které jsou stabilizovány uzávěry skořepin v této oblasti; takové izotopy by se rozpadaly primárně rozpadem alfa nebo spontánním štěpením. Kromě ostrova stability různé modely, které správně předpovídají známé beta-stabilní izotopy, předpovídají anomálie v linii beta-stability, které jsou nepozorovatelné u všech známých nuklidů, jako je existence dvou beta-stabilních nuklidů se stejným lichým hmotnostním číslem. To je důsledek skutečnosti, že semi-empirický hmotnostní vzorec musí brát v úvahu korekci skořepiny a jadernou deformaci, které jsou u těžkých nuklidů mnohem výraznější.
Beta rozpad směrem k minimální hmotnosti
Beta rozpad obecně způsobuje rozpad izotopů směrem k izobaru s nejnižší hmotností (což je často, ale ne vždy, ta s nejvyšší vazebnou energií) se stejným hmotnostním číslem, ty, které nejsou uvedeny v tabulce výše kurzívou. Ti, kteří mají nižší atomové číslo a vyšší počet neutronů než izobar s minimální hmotností, podléhají beta-minusovému rozpadu , zatímco ti s vyšším atomovým číslem a nižším počtem neutronů podléhají beta-plus rozpadu nebo elektronovému záchytu . Existují však čtyři nuklidy, které jsou výjimkou, protože většina jejich rozpadů je v opačném směru:
Chlor-36 | 35,96830698 | Draslík-40 | 39,96399848 | Stříbro-108 | 107,905956 | Promethium-146 | 145,914696 |
2% na síru-36 | 35,96708076 | 11,2% na Argon-40 | 39,9623831225 | 3% na Palladium-108 | 107,903892 | 37% na Samarium-146 | 145,913041 |
98% na Argon-36 | 35,967545106 | 89% na vápník-40 | 39,96259098 | 97% na kadmium-108 | 107,904184 | 63% na neodym-146 | 145,9131169 |