1. Почему в природе существует максимальное число устойчивых изотопов только у Sn (у всех Z = 50 = const, а число D = N - Z меняется в пределах 12 £ D £ 24) и почему это максимальное число изотопов равно 10? Заметим, что этот феномен является «уникумом», он единственен и не имеет аналогов, а дополнительно отметим и другой «уникум»: только у нуклидов Sn имеется 3 устойчивых изотопа с нечётным числом нуклонов A = Z + N; это число является максимальным и также является единственным феноменом.
2. Почему Природа не в состоянии создать ни одного (ни единого!) абсолютно устойчивого изотопа Тс (Z = 43) и Pm (Z = 61)? Почему все изотопы Тс и Pm неустойчивы и рано или поздно, но обязательно преобразуются в нуклиды с другим числом протонов? (Является ли это обстоятельство некоторой периодической закономерностью?)
3. Почему, например, у нечётных нуклидов (нуклидов с нечётным Z) имеется, в основном, только по одному устойчивому изотопу или, максимально, по два?
4. Почему у всех устойчивых нуклидов с Z > 2 число нейтронов больше или, в крайнем случае, равно числу протонов? Что лежит в основе этого «железного» правила, которому природа следует без всяких исключений?
5. Почему нуклиды только с 20 ³ Z имеют устойчивые чётно-чётные изотопы с равным числом протонов и нейтронов (Z = N), а у всех нуклидов с Z > 20 таких устойчивых изотопов нет? Как можно пояснить эту закономерность природы, да и каков смысл, «подоплёка» именно этого пограничного, «магического» числа протонов Z = 20?
6. Почему кроме дейтрона устойчивы лишь еще три нечётно-нечётных нуклида 6 Li, 10B и 14N? (Почему эти три и почему никакие другие?)
7. Почему лишь один-единственный нечётно-нечётный 14N имеет наибольшую относительную распространенность (Р » 100%) среди своих устойчивых изотопов (и это тоже «уникум» - единственный и неповторимый!)?
8. Почему все, до единого, чётно-чётные изотопы Ве неустойчивы и с Z = 4 устойчив один-единственный только чётно-нечётный изотоп 9 Ве? (Что, это опять навязчивое, ничем не мотивированное кредо уникальности или случайная причуда Созидателя?)
9. Почему мала относительная распространенность устойчивых изотопов Li, Be, B, особенно в сравнении с их соседями по числу протонов: Не, С, N, O?
10. Почему между Bi (Z = 83) и Th (Z = 90) нет устойчивых нуклидов или даже радиоактивных, но с довольно большим временем жизни (подобно изотопам Th и U)? За что природа «невзлюбила» все структуры с 83 < Z < 90? 12 Ю.В. Буртаев. Субстанция. Часть 3. FGH-структура нуклидов
11. Почему при увеличении числа протонов для устойчивых изотопов растет не только число нейтронов N, но и разность D = N - Z; в том числе у наиболее распространенных изотопов, начиная с D = 0 (для 40Са) и достигая значения D = 44 (для 208Pb)? Да и чем обусловлена такая закономерность? И можно ли это считать закономерностью?
12. Почему резко снижается число устойчивых изотопов при переходе в парах (увеличении числа протонов на DZ = 2) Kr-Sr (с 6 до 4), Xe-Ba (с 9 до 7), Hg-Pb (с 7 до 4)? Опять тот же банальный вопрос: это периодическая закономерность или «аномалия»? И при изучении работ с более конкретным содержанием число вопросов, оставленных без ответов, отнюдь не становится меньше, наоборот оно еще более возрастает. Воспроизведем такого рода вопросы (опять же без особой системы, не претендуя на их полноту или особую значимость) по отдельным аспектам строения, описания нуклидов.
13. Что такое энергия связи (удельная энергия связи)? Одинакова ли она для всех нуклонов данного нуклида? Что происходит с нуклонами в нуклиде, трансформируется ли их пространственно-временная конфигурация, меняется ли их энергия покоя яяк(масса), собственный магнитный момент и т.п. (см. гл. 6 // часть 2 «Адроны»)?
14. В частности, имеется ли какая-то функциональная взаимосвязь энергии связи простейшего нуклида - дейтрона - Е0,d = 2.22 МэВ с разностью между суммой магнимов свободных протона и нейтрона и магнимом дейтрона: Dµd = | µp + µn - µd | = 0.0222 µN?
15. Имеется ли какая-то функциональная взаимосвязь энергии связи тритона 3 Н (тритида 3 Не) Е0,t = 8.48 МэВ (Е0,a = 7.72 МэВ) с разностью между суммой магнимов трех свободных нуклонов и магнимом для: тритона 3 Н: Dµt = | µp + µn - µn - µt | = 0.186 µN (или тритида 3 Не: Dµa = | µp + µn - µp - µn | = 0.215 µN)?
16. Почему удельная энергия связи максимальна для устойчивых чётно-чётных изотопов Cr-Fe-Ni-Zn (Z = 24-30), а абсолютным рекордсменом (Е0 / A = 8.7944 МэВ/ нуклон) является нуклид 62Ni (c D = N - Z = 6), кстати, не обладающий максимальной относительной распространенностью (Р = 4%) среди изотопов Ni? Отметим, что и вице-рекордсмен по удельной энергии связи - 58Fe, также имеющий D = 6, (Е0 = 8.7921 МэВ/ нуклон), и тоже не имеет максимальную относительную распространенность (Р < 1%) среди устойчивых изотопов Fe.
17. Как связано значение моимпа нуклидов в основном и возбужденных состояниях с его структурой? Чем объясняется изменение моимпа основных состояний нечётных нуклидов при изменении числа их нуклонов? Носит ли это изменение закономерный характер или оно является «хаотическим» перебором квантовых ступенек ħ/2?
18. Как связано значение магнима нуклидов в основном и возбужденных состояниях с его структурой и с его моимпом? Как объясняется изменение магнима основных состояний нечётных нуклидов при изменении числа их нуклонов? Носит ли это изменение закономерный характер или оно является чисто «хаотическим», неупорядоченным?
19. Почему моимп первого возбужденного уровня «обычных» чётно-чётных нуклидов почти всегда равeн j* = 2+? Почему «исключения» из этого правила демонстрируют изобары 14С и 14О (j* = 1-) или, например, «дважды магические» нуклиды 16О и 40Са, а также совместно с ними 72Ge, 90Zr, 96Zr, 98Zr, 144Sm (у всех j* = 0+), и совсем уж выпадающие из стандарта 146Gd, 148Dy, 208Pb (j* = 3-) - все три с «магическим» нейтронным каркасом Nm = 82 или Nm = 126?
20. Чем вызвана аналогия «ротационных полос», например, для чётно-чётных нуклидов в области редких земель (Z = 58 - 72) с числом нейтронов 90 < N < 108 или для чётночётных изотопов 92U и трансурановых нуклидов с N > 140? Ю.В. Буртаев. Субстанция. Часть 3. FGH-структура нуклидов 13
21. Какова обусловленность свойств «зеркальных» нечётных изобаров их пространственной структурой? Чем объясняется та или иная степень аналогии свойств основного и возбуждённых состояний зеркальных изобаров или, наоборот, отличия их поведения?
22. Связаны ли «аналоговые» состояния чётных изобаров (например, аналоговые состояния изобаров 6 Не6 Li*- 6 Ве с А = 6 или знаменитые состояния изобаров 14С14N*- 14O с А = 14) только и исключительно с подобием, одинаковостью пространственно-временной структуры нуклидов или какую-то роль играют и некие другие «факторы»? И так далее, и тому подобное...
Мне удобно отвечать в произвольном порядке, поэтому начну с вопроса № 4. Почему у всех устойчивых нуклидов с Z > 2 число нейтронов больше или, в крайнем случае, равно числу протонов? Что лежит в основе этого «железного» правила, которому природа следует без всяких исключений?
Уважаемый мэтр ошибся, существует нуклид 2Не3, где на 2 протона приходится 1 нейтрон. См. рис. 1.
Вид изотопа гелия 3He2 Ось вращения не позволяет гелию вступать в химические реакции. Суммарный спин J = +1/2 Валентность = 0.
Ответ на 4 вопрос мэтра «Что лежит в основе этого «железного» правила, которому природа следует без всяких исключений?»
Ответ
Дело в том, что для устойчивости ядер атомов все нуклонные торы должны быть прошиты - нанизаны на кольцо позитрона е+ (или у антивещества на кольцо электрона е-). Но кольцо позитрона е+ не резиновое, оно не может надёжно удерживать более 3 нуклонных колец одновременно бесконечно долго. Кольцо позитрона имеет радиус R = 2,82 фм. Нуклонные кольца имеют радиус примерно = 0,864 фм. Варианты прошивки - нанизывания кольцом позитрона трёх нуклонов приведены в моей работе
Рассмотрим другие примеры для устойчивых нечётных ядер атомов, для этого возмём таблицу Периодическая система, советского физика И. П. Селинова. Этот вариант был помещен в ряде журналов, монографий и справочников, а в 1962 г. был издан в виде настенной таблицы в красках для учебных заведений. см. рис. 2.
Отметим красным ромбиком все стабильные нечётные изотопы химических элементов №№ 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 18, 19, 21, 23, 25, 27, 29… Прошивку всех стабильных нечётных изотопы ядра № 1 атома водорода мы рассматривали ранее…см.
Рассмотрим, как позитронная прошивка влияет на все стабильные нечётные изотопы ядра № 3 атома лития – Li. Химический элемент с нечётным зарядом состоит из двух стабильных изотопов 6Li (7,42 %) и 7Li (92,58 %).
Отметим две особенности тяжелого изотопа 7Li. 1. 7Li - он более распространён - (92,58 %), чем лёгкий изотоп 6Li (7,42 %).
2. Тяжелый изотоп 7Li прозрачен для нейтронов, имеет эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0,033 барн.
Почему?
Потому, что третий позитрон е+ уже прошил – захватил третий нейтрон n0 (зелёная сфера) и более ничего прошить - захватить не может. Это предельно загруженная нейтронами геометрическая фигура!
Зато 6L активно поглощает тепловые нейтроны, его сечение захвата 912 барн. По способности захватывать тепловые нейтроны (поперечное сечение захвата) ядра этих изотопов отличаются очень сильно.
Почему? Посмотрим на изображение лёгкого изотопа 6L см рис 5. Видно, что он состоит из двух частей. Верхняя часть - это тяжёлого ядро атома водорода 2Н2 - дейтерий с чрезвычайно предельно растянутым диаметром позитрона е+.
Нижняя часть - это ядро атома гелия 4. Двойная прошивка двух нуклонов позитронами е+ придают гелию 4 большую прочность.
Эксперименты по выбиванию протона из ядра изотопа лития 6Li показывают наличие у этого ядра двух групп протонов с энергиями связи 5,0 Мэв и 21,5 Мэв. Менее связанные протоны р+ имеют суммарный орбитальный момент Спин суммарный J = 1+ = ½+ + ½ +
Для более связанных протонов 4Не спин J = 0 см. рис. 6.
Верхняя часть - это ядро атома водорода 2 – дейтерий 2Н, спин J = 1+, в котором позитрон е+ имеет возможность поймать ещё один нейтрон n0 и превратиться в тритий 3Н. Налетающий медленный тепловой нейтрон n0 легко насаживается- прошивается на кольцо позитрона е+, образуя ядро атома трития 3Н. Круговое вращение позитрона е+ обеспечивает большое сечение захвата теплового нейтрона. Поэтому тяжёлых изотопов лития 7Li больше чем лёгких изотопов 6Li.
Тяжелый изотоп 7Li имеет другое строение. Нижняя часть, это ядро атома пара-гелия (гелий-1) J = 0+. Вторая осевая часть состоит из трития, спин J = 3/2-. Посмотрим на изображение изотопа 7Li, видно, что позитрон в этой конструкции переполнен нейтронами и не имеет более возможности их поглощать. Поэтому сечение захвата тепловых нейтронов у 7Li очень маленькое. В случае поглощения теплового нейтрона изотопом 7Li, получается короткоживущий тяжёлый изотоп лития 8Li, который через 0,01 секунду разваливается на два атома гелия 4He2 и один электрон е-.
7Li + n0 = 8Li = 4Не + 4Не
Следуещий вопрс будет рассмотрен вопрос мэтра № 8, "Почему все, до единого, чётно-чётные изотопы Ве неустойчивы и с Z = 4 устойчив один-единственный только чётно-нечётный изотоп 9 Ве? (Что, это опять навязчивое, ничем не мотивированное кредо уникальности или случайная причуда Созидателя?)"