ния заряда и массового числа отклонение
N/Z
от оптимального для
магических актинидов (
N
= 126
) увеличивается (см. рис. 4).
Магические по числу нейтронов (
N
= 126
) и близкие к ним (в
гораздо большей степени предшествующие магическим) радиоактив-
ные ядра должны иметь максимальный период полураспада и мини-
мальное сечение взаимодействия с нейтронами. Однако если эти ядра
перегружены протонами, то эффект, связанный с кулоновским вза-
имным отталкиванием протонов в ядре, может весьма существенно
доминировать (и доминирует!) над эффектом стабилизации атомных
ядер, связанным с заполненностью в данном случае нейтронной обо-
лочки. В итоге суммарное влияние этих двух факторов приводит к
тому, что в зависимости периода полураспада от массового числа для
изотопов одного химического элемента есть глобальный максимум,
соответствующий ядру с оптимальным отношением
N/Z
и неболь-
шой локальный максимум, соответствующий магическим и близким
к магическим ядрам (см. рис. 1,
а
). Например, для далекого от маги-
ческого изотопа тория
232
Th с оптимальным
N/Z
период полураспада
составляет
Т
1
/
2
= 14
,
6
млрд лет, а для магического
216
Th всего 0,028 с
(локальный максимум). Этот оптимум
N/Z
немного отличается от
определенного с помощью соотношения (1) в сторону перегруженно-
сти нейтронами. Очевидно, это связано с тем фактом, что соотноше-
ние (1) получено эмпирически для стабильных ядер, т.е. для ядер с
массовыми числами от 1 (
1
Н) до 209 (
209
Bi). При переходе к более
тяжелым нестабильным ядрам усиливается роль взаимного кулонов-
ского отталкивания протонов в ядре и ядру “выгоднее” иметь большее
число нейтронов. Для актинидов соотношение (1) отражает этот факт
с точностью до трех нейтронов. Вместе с тем это отклонение легко
объясняется ненулевой шириной полосы стабильных ядер (в коорди-
натах
N
–
Z
)
. Полоса определяется нейтронной и протонной граница-
ми, соответствующими нулевой энергии связи нейтронов и протонов
в ядре.
Часто оптимум с точки зрения максимального периода полураспа-
да для некоторых тяжелых ядер бывает необходимо корректировать
в сторону увеличения числа нейтронов. Так, для ядер урана опти-
мум
N/Z
, полученный с помощью соотношения (1), соответствует
изотопам с массовыми числами 234 и 235, ближе к 235 (см. рис. 3),
а максимальный период полураспада — изотопу
238
U (рис. 1,
б
). Для
плутония оптимум
N/Z
лежит между
240
Pu и
241
Pu (ближе к послед-
нему), а максимум
Т
1
/
2
наблюдается у
244
Pu. Для более тяжелых ядер
кюрия оптимум, полученный с помощью соотношения (1) и реальный
оптимум
Т
1
/
2
совпадают.
Влияние четности числа нейтронов (эффект спаривания нейтро-
нов) на период полураспада наиболее ярко проявляется для изотопов
атомных ядер с оптимальным или близким к оптимальному отноше-
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 4
91
