İzobar (nüklid)

İzobarlar, aynı sayıda nükleona sahip farklı kimyasal elementlerin atomlarıdır (çekirdekleridir). Buna bağlı olarak, izobarlar atom numarası (veya proton sayısı) bakımından farklılık gösterir ancak aynı kütle numarasına sahiptir. Bir dizi izobarın bir örneği ⁴⁰S, ⁴⁰Cl, ⁴⁰Ar, ⁴⁰K, ve ⁴⁰Ca olacaktır. Bu çekirdeklerinin tamamı 40 nükleon içerirken, değişen sayıda proton ve nötron içerirler.

Çekirdekler için kullanılan "izobarlar" (orijinal olarak "izobar") terimi 1918'de Alfred Walter Stewart tarafından önerildi. Yunanca "eşit" anlamına gelen isos ve "ağırlık" anlamına gelen baros'tan türetilmiştir.

Kütle

Aynı kütle numarası, ne aynı çekirdek kütlesini ne de karşılık gelen çekirdeklerin eşit atom kütlelerini ifade eder. Bir çekirdeğin kütlesi için Weizsäcker formülünden:

Bu çekirdekler şemasında, izobarlar sağ alttan sola doğru uzanan çapraz çizgiler boyunca meydana gelir. Beta stabilite çizgisi, siyahla gösterilen gözlemsel olarak stabil çekirdekleri içerir; bağlantısız 'adalar' Mattauch izobar kuralının bir sonucudur.

$m(A,Z)=Zm_{p}+Nm_{n}-a_{V}A+a_{S}A^{2/3}+a_{C}{\frac {Z^{2}}{A^{1/3}}}+a_{A}{\frac {(N-Z)^{2}}{A}}-\delta (A,Z)$

Burdd Kütle numarası A, atom numarası Z ve nötron sayısı N toplamına eşittir ve m_p, m_n, a_V, a_S, a_C, a_A sabittir, kütlenin Z ve N'ye doğrusal olmayan bir şekilde bağlı sabit bir kütle numarası olduğu görülebilir. Tek A için, δ = 0 olduğu ve Z'ye kütle bağımlılığının dışbükey olduğu kabul edilir (veya N veya N - Z'ye, A sabitinin önemi yoktur). Bu, beta bozunmasının nötronca zengin çekirdekler için enerjik olarak elverişli olduğunu ve pozitron bozunmasının, nötrondan çok yoksun çekirdekler için elverişli olduğunu açıklar. Her iki bozunma modu da kütle numarasını değiştirmez, bu nedenle orijinal çekirdek ve onun yavru çekirdeği izobarlardır. Bahsedilen her iki durumda da, daha ağır bir çekirdek, daha hafif olan izobarına bozulur.

A için bile δ terimi şu şekildedir:

$\delta (A,Z)=(-1)^{Z}a_{P}A^{-{\frac {1}{2}}}$

burda a_P başka bir sabittir. Yukarıdaki kütle ifadesinden çıkarılan bu terim, çift-çift çekirdekler için pozitif ve tek-tek çekirdekler için negatiftir. Bu, güçlü bir nötron fazlalığına veya nötron eksikliğine sahip olmayan çift-çift çekirdeklerin, tuhaf-tuhaf izobar komşularından daha yüksek bağlanma enerjisine sahip olduğu anlamına gelir. Eşit çekirdeklerin (nispeten) daha hafif ve daha kararlı olduğu anlamına gelir. Fark özellikle küçük A. Bu etki aynı zamanda diğer nükleer modeller tarafından da tahmin edilir (niteliksel olarak) ve önemli sonuçları vardır.

Kararlılık

Mattauch izobar kuralı, periyodik tablodaki iki bitişik element aynı kütle numarasına sahip izotoplara sahipse, bu izobarlardan en az birinin bir radyonüklid (radyoaktif) olması gerektiğini belirtir. Birinci ve sonuncunun kararlı olduğu ardışık elemanların üç izobarı durumunda (bu genellikle çift-çift çekirdekler için geçerlidir, yukarıya bakın), orta izobarın dallı bozunması meydana gelebilir; Örneğin. radyoaktif iyot-126, farklı yavru izotoplara yol açan iki bozunma modu için neredeyse eşit olasılığa sahiptir: tellür-126 ve ksenon-126.