2 / 19
Keywords
:
stability of atomic nuclei, magic nuclei, deformed nuclei, half-life, proton
drip-line, neutron drip-line.
Область существующих атомных ядер.
Принято считать, что
атомное ядро существует, если среднее время
τ
его жизни пре-
вышает характерное время
τ
S
сильного (ядерного) взаимодействия
(
τ > τ
S
∼
10
−
23
. . .
10
−
22
с) и если ядро не испускает нуклоны из
основного энергетического состояния. Общее число существующих
нуклидов оценивается в 7,0. . . 7,5 тыс. Современные библиотеки оце-
ненных ядерных данных содержат информацию о физических свой-
ствах более трех тысяч атомных ядер. Библиотека ENDF/B-VII.1 [1]
включает в себя информацию о радиоактивных распадах 3 933 нукли-
дов с зарядом от 1 до 111.
Особенности фундаментальной структуры материи таковы, что
атомные ядра существуют лишь в относительно узкой полосе в коор-
динатах число протонов
Z
— число нейтронов
N
или массовое число
А
— заряд (рис. 1,
а
), а стабильные (273 ядра) расположены в еще го-
раздо более узкой полосе (
1
≤
Z
≤
83
;
1
≤
N
≤
209
), не являющейся
непрерывной. Так, в природе не существует атомных ядер с зарядом
43 и 61. Узкая полоса стабильных и долгоживущих ядер (в координа-
тах
Z
−
N
) образована всего лишь 287 нуклидами, не распавшимися
до настоящего времени, которые еще остались в земной коре.
Полоса стабильных ядер в координатах
Z
−
N
характеризуется
условием электроядерного равновесия, т.е. равновесия сил, характе-
ризующих слабое, сильное и электромагнитное взаимодействия. Дру-
гими словами, для стабильных ядер характерно вполне определенное
отношение
N/Z
(назовем его оптимальным), определенное по полу-
эмпирической формуле Вайцзеккера
N/Z
= 0
,
98 + 0
,
015
A
2
/
3
.
(1)
Соотношение (1) выполняется с точностью до четности чисел
N
и
Z
в ядре. Оно характерно и для наиболее долгоживущих радиоактивных
ядер: актинидов, транс- и суперактинидов [2].
Принято считать, что вне границ нуклонной стабильности атом-
ные ядра не существуют: распадаются за время
τ
∼
τ
S
с испусканием
одного или нескольких нуклонов. Граница нейтронной (протонной)
стабильности не описывается гладкой линией (см. рис. 1,
а
), что свя-
зано с проявлением эффектов спаривания и магичности. Кулоновское
взаимодействие протонов и повышение вероятности захвата электро-
нов протонами ядра при увеличении числа
А
делает невозможным
существование ядер, сильно перегруженных протонами. Для легких
ядер протонная граница проходит довольно близко от долины ста-
бильности. Потенциальный барьер, обусловленный кулоновским взаи-
модействием и орбитальным моментом вылетающего из ядра нуклона,
70
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5