Nükleer kararlılık sınırı

Karbondan florine kadar nüklidler tablosu. Bozunma modları:   proton emisyonu   pozitron emisyonu veya elektron yakalama   kararlı izotop   beta bozunması   nötron emisyonu

Nükleer kararlılık sınırıveya Nükleer damlama çizgisi, atom çekirdeklerinin bir proton veya nötron emisyonu ile bozunduğu bölgeyi sınırlayan sınırdır.

Proton ve nötronların rastgele bir kombinasyonu ille de kararlı bir çekirdek vermez. Belirli bir çekirdeğe bir tür nükleon ekleyerek çekirdekler tablosunda yukarı veya sağa doğru hareket etmek düşünülebilir. Bununla birlikte, belirli bir çekirdeğe birer birer nükleon eklemek, sonunda bir proton (veya nötron) yayarak anında bozunan yeni oluşan bir çekirdeğe yol açacaktır. Konuşma dilinde, nükleon çekirdekten "sızmış" veya "damlamış", dolayısıyla "damlama hattı" terimine yol açmıştır.

Damla çizgileri, proton-nötron oranının en uç noktasındaki protonlar ve nötronlar için tanımlanır; damlama hatlarında veya ötesinde p: n oranlarında bağlı çekirdek bulunamaz. Proton damlama hattının konumu birçok element için iyi bilinirken, nötron damlama hattının yeri yalnızca neon'a kadar olan elementler için bilinir.

Genel açıklama

Nükleer stabilite, aynı zamanda stabilite vadisi olarak da adlandırılan, nükleitlerin çizelgesinde tanımlanan proton ve nötron kombinasyonlarıyla sınırlıdır. Bu vadinin sınırları, nötron zengini taraftaki nötron damlama hattı ve proton açısından zengin taraftaki proton damlama hattıdır. Bu sınırlar, parçacık bozunması nedeniyle mevcuttur, bu nedenle bir veya daha fazla nükleonun emisyonu ile bir ekzotermik nükleer geçiş meydana gelebilir (parçacık fiziğindeki parçacık bozunması ile karıştırılmamalıdır). Bu nedenle damlama hattı, proton veya nötron ayırma enerjisinin negatif hale geldiği sınır olarak tanımlanabilir, bu da yeni oluşturulmuş bağlanmamış bir sistemden bir parçacığın emisyonunu destekler.

İzin verilen geçişler

Belirli bir nükleer dönüşümün, bir reaksiyonun veya bir bozulmanın enerjik olarak izin verilip verilmediğini düşünürken, birinin sadece ilk çekirdek / çekirdeklerin kütlelerini toplaması gerekir ve bu değerden ürün parçacıklarının kütlelerinin toplamını çıkarması gerekir. Eğer sonuç veya Q-değeri pozitif ise, o zaman dönüşüme izin verilir veya enerji saldığı için ekzotermiktir ve eğer Q-değeri negatif bir miktar ise, o zaman en azından o kadar enerjinin eklenmesi gerektiği için endotermiktir. dönüşümden önceki sistem devam edebilir. Örneğin, karbonun en yaygın izotopu olan ¹²C'nin 11B'ye kadar proton emisyonuna maruz kalıp kalmayacağını belirlemek için, bu işleme izin verilmesi için sisteme yaklaşık 16 MeV eklenmesi gerektiği keşfedilir. Q değerleri herhangi bir nükleer dönüşümü tanımlamak için kullanılabilirken, partikül bozunması için partikül ayırma enerji miktarı S de kullanılır ve Q değerinin negatifine eşdeğerdir. Başka bir deyişle, proton ayırma enerjisi Sp, tek bir protonu çıkarmak için belirli bir çekirdeğe ne kadar enerji eklenmesi gerektiğini gösterir. Böylece, parçacık damlama çizgileri, parçacık ayırma enerjisinin sıfırdan küçük veya sıfıra eşit olduğu ve bu parçacığın kendiliğinden emisyonuna enerjik olarak izin verilen sınırları tanımlar.

Damlama hatlarının konumu, parçacık ayırma enerjisinin negatif hale geldiği sınır olarak iyi tanımlansa da, neyin bir çekirdek veya bağlı olmayan bir rezonans oluşturduğunun tanımı net değildir. Damlama çizgilerinin ötesindeki bilinen bazı hafif element çekirdekleri, 10⁻²² saniye civarında yaşam süreleri ile bozunmaktadır; bu bazen nükleer varoluşun bir sınırı olarak tanımlanır çünkü bu zaman ölçeğinde birkaç temel nükleer süreç (titreşim ve dönüş gibi) meydana gelir. Daha büyük çekirdekler için, daha güçlü bir Coulomb bariyeri nedeniyle parçacık emisyon yarı ömürleri önemli ölçüde daha uzun olabilir ve bunun yerine alfa ve beta bozunması gibi diğer geçişlerin gerçekleşmesini sağlar. Bu, damlama hatlarının kesin olarak belirlenmesini zorlaştırır, çünkü gözlemlenebilecek kadar uzun ömürleri olan çekirdekler, partikül emisyonunun zaman ölçeğinden çok daha uzun var ve büyük olasılıkla bağlı. Sonuç olarak, partiküle bağlı olmayan çekirdekleri doğrudan gözlemlemek zordur ve bunun yerine bozunma enerjileriyle tanımlanırlar.