Stabilní izobary beta-rozpadu - Beta-decay stable isobars

Beta-rozpad stabilní isobary jsou množinou nuklidy které nelze podstoupit rozpad beta, tj. transformace a neutron do a proton nebo proton k neutronu uvnitř jádro. Podskupina těchto nuklidů je také stabilní, pokud jde o dvojitý rozpad beta nebo teoreticky vyšší současný rozpad beta, protože mají nejnižší energii ze všech nuklidů se stejnou hromadné číslo.
Tato sada nuklidů je také známá jako linie stability beta, termín již běžně používaný v roce 1965.[1][2] Tato čára leží podél spodní části jádra údolí stability.
Úvod
Hranici stability beta lze definovat matematicky nalezením nuklidu s největší vazebná energie pro dané hmotnostní číslo modelem, jako je klasický semi-empirický hmotnostní vzorec vyvinutý uživatelem C. F. Weizsäcker. Tyto nuklidy jsou lokální maxima z hlediska vazebné energie pro dané hmotnostní číslo.
βDS | Jeden | Dva | Tři |
---|---|---|---|
2-34 | 17 | ||
36-58 | 5 | 7 | |
60-72 | 5 | 2 | |
74-116 | 2 | 19 | 1 |
118-154 | 2 | 11 | 6 |
156-192 | 5 | 14 | |
194-210 | 6 | 3 | |
212-262 | 7 | 19 | |
Celkový | 49 | 75 | 7 |
Všechna lichá hmotnostní čísla mají pouze jeden stabilní rozpad nukleázy beta.
Ze sudého množství má sedm (96, 124, 130, 136, 148, 150, 154) tři beta-stabilní nuklidy. Žádný nemá více než tři, všichni ostatní mají jeden nebo dva.
- Z 2 až 34, všichni mají jen jednu.
- Od 36 do 72 mají pouze devět (36, 40, 46, 48, 50, 54, 58, 64, 70) dva a zbývajících 11 má jeden.
- Od 74 do 122 mají pouze tři (88, 90, 118) jeden a zbývajících 22 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 některé neobjevené.
Všechno prvotní nuklidy jsou stabilní s rozpadem beta, s výjimkou 40K, 50PROTI, 87Rb, 113CD, 115V, 138Los Angeles, 176Lu a 187Re. Navíc, 123Te a 180 mNebylo pozorováno, že se Ta rozpadá, ale předpokládá se, že procházejí beta rozpadem s extrémně dlouhým poločasem (přes 1015 let). Všechny prvky až do Nobelium, až na technecium a promethium, je známo, že mají alespoň jeden beta-stabilní izotop.
Seznam známých stabilních izobarů beta-rozpadu
V současné době je známo 350 stabilních nuklidů, které se rozpadají beta.[3][4] Teoreticky předpokládané nebo experimentálně pozorované dvojitý beta-rozpad (pokud ne dominuje rozpad alfa nebo spontánní štěpení ) je znázorněno šipkami, tj. šipky směřují k nejlehčímu isobaru.
Žádný stabilní nuklid rozpadu beta nemá protonové číslo 43 nebo 61 a žádný stabilní nuklid s beta-rozpadem neutronové číslo 19, 21, 35, 39, 45, 61, 71, 89, 115, 123 nebo 147.
Dokonce N | Lichý N | |
---|---|---|
Dokonce Z | Dokonce A | Zvláštní A |
Zvláštní Z | Zvláštní A | Dokonce i |
Zvláštní A | Dokonce i | Zvláštní A | Dokonce i | Zvláštní A | Dokonce i | Zvláštní A | Dokonce i |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1H | 2H | 3On | 4On | 5On (n) | 6Li | 7Li | 8Be (α) |
9Být | 10B | 11B | 12C | 13C | 14N | 15N | 16Ó |
17Ó | 18Ó | 19F | 20Ne | 21Ne | 22Ne | 23Na | 24Mg |
25Mg | 26Mg | 27Al | 28Si | 29Si | 30Si | 31P | 32S |
33S | 34S | 35Cl | 36S ← 36Ar | 37Cl | 38Ar | 39K. | 40Ar ← 40Ca. |
41K. | 42Ca. | 43Ca. | 44Ca. | 45Sc | 46Ca → 46Ti | 47Ti | 48Ca.[A] → 48Ti |
49Ti | 50Ti ← 50Cr | 51PROTI | 52Cr | 53Cr | 54Cr ← 54Fe | 55Mn | 56Fe |
57Fe | 58Fe ← 58Ni | 59Spol | 60Ni | 61Ni | 62Ni | 63Cu | 64Ni ← 64Zn |
65Cu | 66Zn | 67Zn | 68Zn | 69Ga | 70Zn → 70Ge | 71Ga | 72Ge |
73Ge | 74Ge ← 74Se | 75Tak jako | 76Ge → 76Se | 77Se | 78Viz ← 78Kr | 79Br | 80Viz → 80Kr |
81Br | 82Viz → 82Kr | 83Kr | 84Kr ← 84Sr | 85Rb | 86Kr → 86Sr | 87Sr | 88Sr |
89Y | 90Zr | 91Zr | 92Zr ← 92Mo | 93Pozn | 94Zr → 94Mo | 95Mo | 96Zr[b] → 96Po ← 96Ru |
97Mo | 98Mo → 98Ru | 99Ru | 100Po → 100Ru | 101Ru | 102Ru ← 102Pd | 103Rh | 104Ru → 104Pd |
105Pd | 106Pd ← 106CD | 107Ag | 108Pd ← 108CD | 109Ag | 110Pd → 110CD | 111CD | 112Cd ← 112Sn |
113v | 114Cd → 114Sn | 115Sn | 116Cd → 116Sn | 117Sn | 118Sn | 119Sn | 120Sn ← 120Te |
121Sb | 122Sn → 122Te | 123Sb | 124Sn → 124Te ← 124Xe | 125Te | 126Te ← 126Xe | 127Já | 128Te → 128Xe |
129Xe | 130Te → 130Xe ← 130Ba | 131Xe | 132Xe ← 132Ba | 133Čs | 134Xe → 134Ba | 135Ba | 136Xe → 136Ba ← 136Ce |
137Ba | 138Ba ← 138Ce | 139Los Angeles | 140Ce | 141Pr | 142Ce → 142Nd | 143Nd | 144Nd (α) ← 144Sm |
145Nd | 146Nd → 146Sm (α) | 147Sm (α) | 148Nd → 148Sm (α) ← 148Gd (α) | 149Sm | 150Nd → 150Sm ← 150Gd (α) | 151Eu (α) | 152Sm ← 152Gd |
153Eu | 154Sm → 154Gd ← 154Dy (α) | 155Gd | 156Gd ← 156Dy | 157Gd | 158Gd ← 158Dy | 159Tb | 160Gd → 160Dy |
161Dy | 162Dy ← 162Er | 163Dy | 164Dy ← 164Er | 165Ho | 166Er | 167Er | 168Er ← 168Yb |
169Tm | 170Er → 170Yb | 171Yb | 172Yb | 173Yb | 174Yb ← 174Hf (α) | 175Lu | 176Yb → 176Hf |
177Hf | 178Hf | 179Hf | 180Hf ← 180W (α) | 181Ta | 182Ž | 183Ž | 184W ← 184Os |
185Re | 186W → 186Os (α) | 187Os | 188Os | 189Os | 190Os ← 190Pt (α) | 191Ir | 192Os → 192Pt |
193Ir | 194Pt | 195Pt | 196Pt ← 196Hg | 197Au | 198Pt → 198Hg | 199Hg | 200Hg |
201Hg | 202Hg | 203Tl | 204Hg → 204Pb | 205Tl | 206Pb | 207Pb | 208Pb |
209Bi (α) | 210Po (α) | 211Po (α) | 212Po (α) ← 212Rn (α) | 213Po (α) | 214Po (α) ← 214Rn (α) | 215V (α) | 216Po (α) → 216Rn (α) |
217Rn (α) | 218Rn (α) ← 218Ra (α) | 219Pá (α) | 220Rn (α) → 220Ra (α) | 221Ra (α) | 222Ra[C] (α) | 223Ra (α) | 224Ra (α) ← 224Th (α) |
225AC (α) | 226Ra (α) → 226Th (α) | 227Th (α) | 228Th (α) | 229Th (α) | 230Th (α) ← 230U (α) | 231Pa (α) | 232Th (α) → 232U (α) |
233U (α) | 234U (α) | 235U (α) | 236U (α) ← 236Pu (α) | 237Np (α) | 238U (α) → 238Pu (α) | 239Pu (α) | 240Pu (α) |
241Am (α) | 242Pu (α) ← 242Cm (α) | 243Am (α) | 244Pu (α) → 244Cm (α) | 245Cm (α) | 246Cm (α) | 247Bk (α) | 248Cm (α) → 248Cf (α) |
249Srovnej (α) | 250Srovnej (α) | 251Srovnej (α) | 252Srov. (Α) ← 252Fm (α) | 253Es (α) | 254Srov. (SF) → 254Fm (α) | 255Fm (α) | 256Srov. (SF) → 256Fm (SF) |
257Fm (α) | 258Fm (SF) ← 258Ne (SF) | 259Md (SF) | 260Fm (SF) → 260Ne (SF) | 262Ne (SF) |

Bylo pozorováno, že všechny stabilní nuklidy s beta-rozpadem s A ≥ 209 se rozpadají alfa rozpadem, kromě těch, kde dominuje spontánní štěpení. S výjimkou 262Ne, žádné nuklidy s A ≥ 260 nebyly definitivně identifikovány jako beta-stabilní 260Fm a 262Ne jsou nepotvrzené.[4]
Očekává se, že obecné vzorce beta-stability budou v oblasti pokračovat supertěžké prvky, i když přesné umístění středu údolí stability závisí na modelu. Všeobecně se věří, že ostrov stability existuje podél linie stability beta pro izotopy prvků kolem copernicium které jsou stabilizovány skořápka uzávěry v regionu; takové izotopy by se rozpadaly primárně rozpadem alfa nebo spontánním štěpením.[9] Kromě ostrova stability různé modely, které správně předpovídají známé beta-stabilní izotopy, předpovídají anomálie v linii beta-stability, které nejsou pozorovány u žádných známých nuklidů, jako je existence dvou beta-stabilních nuklidů se stejným lichým číslem hmotnosti.[8][10] To je důsledek skutečnosti, že semi-empirický hmotnostní vzorec musí brát v úvahu korekci skořápky a jadernou deformaci, které se u těžkých nuklidů stávají mnohem výraznějšími.[10][11]
Beta rozpad směrem k minimální hmotnosti
Beta rozpad obecně způsobí rozpad izotopů směrem k isobaru s nejnižší hmotností (nejvyšší vazebnou energií) se stejným číslem hmotnosti, které nejsou v tabulce výše kurzívou. Tedy ti s nižšími protonové číslo a vyšší neutronové číslo než podstoupí isobar s minimální hmotností rozpad beta-minus, zatímco ti s vyšším atomovým číslem a nižším počtem neutronů procházejí rozpad beta plus nebo elektronový záchyt. 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% až Síra-36 | 35.96708076 | 11,2% až Argon-40 | 39.9623831225 | 3% až Palladium-108 | 107.903892 | 37% až Samarium-146 | 145.913041 |
98% až Argon-36 | 35.967545106 | 89% do Vápník-40 | 39.96259098 | 97% až Kadmium-108 | 107.904184 | 63% až Neodym-146 | 145.9131169 |
Poznámky
- ^ Tento izotop je teoreticky schopný rozpadu beta na 48Sc, což z něj dělá beta-stabilní nuklid. Takový proces však nikdy nebyl pozorován, protože částečný poločas větší než 1,1+0.8
−0.6×1021 let, delší než jeho poločas rozpadu dvojitého beta, což znamená, že dvojitý rozpad beta by se obvykle objevil jako první.[5] - ^ Tento izotop je teoreticky schopný rozpadu beta na 96Nb, což z něj dělá beta-stabilní nuklid. Takový proces však nikdy nebyl pozorován, protože částečný poločas větší než 2,4 × 1019 let, delší než jeho poločas rozpadu dvojitého beta, což znamená, že dvojitý rozpad beta by se obvykle objevil jako první.[6]
- ^ Zatímco hodnocení atomové hmotnosti AME2016 dává 222Rn nižší hmotnost než 222Pá,[4] z čehož vyplývá stabilita beta, předpokládá se, že se rozpad jedné beta změní na 222Rn je energeticky možný (i když s velmi nízkým energie rozpadu ),[7] a spadá do meze chyby uvedené v AME2016.[4] Proto, 222Rn pravděpodobně není beta-stabilní, i když pro tento nuklid je experimentálně znám pouze režim rozpadu alfa a hledání rozpadu beta přineslo dolní hranici částečného poločasu 8 let.[7]
Reference
- ^ Proc. Int. Symposium on Why and How should we Investating Nuclides Far Off the Stability Line “, Lysekil, Švédsko, srpen 1966, ed. W. Forsling, C. J. Herrlander a H. Ryde, Stockholm, Almqvist & Wiksell, 1967
- ^ Roční přehled jaderné a částicové vědy Vol. 29: 69-119 (ročník, prosinec 1979) P G Hansen, „Nuclei daleko od linie stability beta: studie on-line hromadnou separací“ doi:10.1146 / annurev.ns.29.120179.000441
- ^ Interaktivní tabulka nuklidů (Brookhaven National Laboratory)
- ^ A b C d Audi, G .; Kondev, F. G .; Wang, M .; Huang, W. J .; Naimi, S. (2017). „Hodnocení jaderných vlastností NUBASE2016“ (PDF). Čínská fyzika C.. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- ^ Aunola, M .; Suhonen, J .; Siiskonen, T. (1999). „Shell-modelová studie vysoce zakázaného rozpadu beta 48Ca → 48Sc ". EPL. 46 (5): 577. doi:10.1209 / epl / i1999-00301-2.
- ^ Finch, S.W .; Tornow, W. (2016). "Vyhledejte rozpad β 96Zr ". Jaderné přístroje a metody ve výzkumu fyziky Sekce A: Akcelerátory, spektrometry, detektory a související zařízení. 806: 70–74. doi:10.1016 / j.nima.2015.09.098.
- ^ A b Belli, P .; Bernabei, R .; Cappella, C .; Caracciolo, V .; Cerulli, R .; Danevich, F.A.; Di Marco, A .; Incicchitti, A .; Poda, D.V .; Polischuk, O.G .; Treťak, V.I. (2014). „Vyšetřování vzácných jaderných rozpadů s BaF2 krystalový scintilátor kontaminovaný rádiem ". Evropský fyzický deník A. 50: 134–143. arXiv:1407.5844. doi:10.1140 / epja / i2014-14134-6.
- ^ A b Koura, H. (2011). Režimy rozpadu a omezení existence jader v oblasti těžké hmoty (PDF). 4. mezinárodní konference o chemii a fyzice transaktinidových prvků. Citováno 18. listopadu 2018.
- ^ Zagrebaev, Valeriy; Karpov, Alexander; Greiner, Walter (2013). „Budoucnost výzkumu těžkých prvků: Která jádra by mohla být syntetizována během několika příštích let?“ (PDF). Journal of Physics. 420: 012001. arXiv:1207.5700. doi:10.1088/1742-6596/420/1/012001.
- ^ A b Möller, P .; Sierk, A.J .; Ichikawa, T .; Sagawa, H. (2016). „Jaderné základní hmoty a deformace: FRDM (2012)“. Tabulky atomových dat a jaderných dat. 109–110: 1–204. arXiv:1508.06294. doi:10.1016 / j.adt.2015.10.002.
- ^ Möller, P. (2016). „Limity jaderného diagramu stanovené štěpením a rozpadem alfa“ (PDF). Web konferencí EPJ. 131: 03002:1–8. doi:10.1051 / epjconf / 201613103002.
externí odkazy
- Řetězy rozpadu https://www-nds.iaea.org/relnsd/NdsEnsdf/masschain.html
- (Ruština) Stabilní nuklidy s beta-rozpadem až Z=118