Долина стабильности

редактировать

В ядерной физике, долина стабильности (также называемая пояс стабильности, ядерная долина, энергетическая долина или бета-долина стабильности ) является характеристикой стабильности нуклидов до радиоактивность в зависимости от их энергии связи. Нуклиды состоят из протонов и нейтронов. Форма впадины относится к профилю энергии связи как функции количества нейтронов и протонов, при этом самая нижняя часть впадины соответствует области большинства стабильных ядер. Линия стабильных нуклидов в центре долины стабильности известна как линия бета-стабильности. Стороны впадины соответствуют возрастающей нестабильности до бета-распада (β или β). Распад нуклида становится более энергетически выгодным, чем дальше он от линии бета-стабильности. Границы впадины соответствуют ядерным капельным линиям, где нуклиды становятся настолько нестабильными, что испускают одиночные протоны или одиночные нейтроны. Области нестабильности внутри долины с высоким атомным номером также включают радиоактивный распад под действием альфа-излучения или спонтанного деления. Форма долины представляет собой примерно удлиненный параболоид, соответствующий энергии связи нуклида как функции нейтронного и атомного номеров.

Нуклиды в долине стабильности охватывают всю таблицу нуклидов. Диаграмма этих нуклидов известна как диаграмма Сегре в честь физика Эмилио Сегре. Карту Сегре можно рассматривать как карту ядерной долины. Область комбинаций протонов и нейтронов за пределами долины стабильности называется морем нестабильности.

Ученые долгое время искали долгоживущие тяжелые изотопы за пределами долины стабильности, по предположению Гленн Т. Сиборг в конце 1960-х. Ожидается, что эти относительно стабильные нуклиды будут иметь определенную конфигурацию «магического » атомного и нейтронного числа и образуют так называемый остров стабильности.

Содержание

1 Описание
2 Роль нейтронов
3 Нейтроны, протоны и энергия связи
4 Капельные линии протонов и нейтронов
5 Остров стабильности
6 Обсуждение
7 См. Также
8 Ссылки
9 Внешние ссылки

Описание

Все атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, связанных вместе ядерной силой. Существует 286 первичных нуклидов, которые встречаются в природе на Земле, каждый из которых соответствует уникальному количеству протонов, называемому атомным номером, Z, и уникальному количеству нейтронов, называемым нейтронное число, N. массовое число, A, нуклида представляет собой сумму атомного и нейтронного чисел, A = Z + N. Однако не все нуклиды стабильны. Согласно Бирну, стабильные нуклиды определяются как те, у которых период полураспада превышает 10 лет, и существует множество комбинаций протонов и нейтронов, которые образуют нестабильные нуклиды. Типичным примером нестабильного нуклида является углерод-14, который распадается в результате бета-распада на азот-14 с периодом полураспада около 5730 лет

. 6C. →. 7N. +. e. +. ν. e

В этой форме распада исходный элемент становится новым химическим элементом в процессе, известном как ядерная трансмутация, и испускаются бета-частица и электрон антинейтрино. Существенным свойством этого и всех распадов нуклида является то, что полная энергия продукта распада меньше, чем у исходного нуклида. Разница между начальной и конечной энергиями связи нуклида уносится кинетической энергией продуктов распада, часто бета-частицы и связанного с ней нейтрино.

Концепция долины стабильности представляет собой способ организации всех нуклидов в соответствии с энергией связи как функцией числа нейтронов и протонов. Большинство стабильных нуклидов имеют примерно равное количество протонов и нейтронов, поэтому линия, для которой Z = N, образует грубую начальную линию, определяющую стабильные нуклиды. Однако чем больше число протонов, тем больше нейтронов требуется для стабилизации нуклида, поэтому нуклиды с большими значениями Z требуют еще большего количества нейтронов, N>Z, чтобы быть стабильными. Долина стабильности образована отрицательной энергией связи, энергия связи - это энергия, необходимая для разделения нуклида на его протонную и нейтронную компоненты. Стабильные нуклиды обладают высокой энергией связи, и эти нуклиды лежат на дне долины стабильности. Нуклиды с более слабой энергией связи имеют комбинации N и Z, которые лежат за пределами линии стабильности и далее вверх по сторонам долины стабильности. Нестабильные нуклиды могут образовываться, например, в ядерных реакторах или сверхновых. Такие нуклиды часто распадаются в последовательностях реакций, называемых цепочками распада, которые последовательно уносят образующиеся нуклиды вниз по склонам долины стабильности. Последовательность распадов приводит нуклиды к большей энергии связи, и нуклиды, завершающие цепь, стабильны. Долина стабильности обеспечивает как концептуальный подход к тому, как организовать мириады стабильных и нестабильных нуклидов в целостную картину, так и интуитивный способ понять, как и почему происходят последовательности радиоактивного распада.

Таблица нуклидов (изотопов) по энергии связи, изображая долину стабильности. Диагональная линия соответствует равному количеству нейтронов и протонов. Синие квадраты представляют нуклиды с наибольшей энергией связи, следовательно, они соответствуют наиболее стабильным нуклидам. Энергия связи максимальна на дне долины стабильности.
График содержания нуклидов по периодам полураспада. Черные квадраты представляют собой нуклиды с наибольшим периодом полураспада, следовательно, они соответствуют наиболее стабильным нуклидам. Самые стабильные долгоживущие нуклиды лежат на дне долины стабильности. Нуклиды с более чем 20 протонами должны иметь больше нейтронов, чем протонов, чтобы быть стабильными.
Таблица нуклидов по типам распада. Черные квадраты - стабильные нуклиды. Нуклиды с избыточным количеством нейтронов или протонов нестабильны к β (голубой) или β (зеленый) распад соответственно. При высоком атомном номере альфа-излучение (оранжевый) или спонтанное деление (темно-синий) становятся обычными модами распада.

Роль нейтронов

Протоны и нейтроны, составляющие атомное ядро, в пределах ядра ведут себя почти одинаково. Приблизительная симметрия изоспина рассматривает эти частицы как идентичные, но в другом квантовом состоянии. Однако эта симметрия является лишь приблизительной, и ядерная сила, связывающая нуклоны вместе, является сложной функцией, зависящей от типа нуклона, состояния спина, электрического заряда, импульса и т. Д., А также с вкладом от не- центральные силы. Ядерная сила не является фундаментальной силой природы, а является следствием остаточных эффектов сильной силы, окружающей нуклоны. Одним из следствий этих осложнений является то, что, хотя дейтерий, связанное состояние протона (p) и нейтрона (n) является стабильным, экзотические нуклиды, такие как дипротон или динейтрон не связаны. Ядерное взаимодействие недостаточно велико для образования pp- или nn-связанных состояний, или, что эквивалентно, ядерное взаимодействие не формирует потенциальную яму, достаточно глубокую, чтобы связывать эти идентичные нуклоны.

Стабильные нуклиды требуется примерно равное количество протонов и нейтронов. Стабильный нуклид углерод-12 (C), например, состоит из шести нейтронов и шести протонов. Протоны имеют положительный заряд, следовательно, внутри нуклида с большим количеством протонов существуют большие силы отталкивания между протонами, возникающие из-за кулоновской силы. Действуя для отделения протонов друг от друга, нейтроны в нуклиде играют важную роль в стабилизации нуклидов. С увеличением атомного номера для достижения стабильности требуется еще большее количество нейтронов. Самый тяжелый стабильный элемент, свинец (Pb), имеет гораздо больше нейтронов, чем протонов. Например, стабильный нуклид Pb имеет Z = 82 и N = 124. По этой причине впадина стабильности не следует линии Z = N для A больше 40 (Z = 20 - это элемент кальций ). Нейтронное число увеличивается по линии бета-стабильности быстрее, чем атомное число.

Линия бета-стабильности следует определенной кривой нейтронно-протонного отношения, соответствующей наиболее стабильным нуклидам. По одну сторону долины стабильности это отношение мало, что соответствует избытку протонов над нейтронами в нуклидах. Эти нуклиды имеют тенденцию быть нестабильными к β-распаду или захвату электрона, поскольку такой распад превращает протон в нейтрон. Распад способствует перемещению нуклидов в сторону более стабильного нейтронно-протонного отношения. По другую сторону долины стабильности это отношение велико, что соответствует избытку нейтронов над протонами в нуклидах. Эти нуклиды имеют тенденцию быть нестабильными к β-распаду, поскольку такой распад превращает нейтроны в протоны. На этой стороне долины стабильности β-распад также способствует перемещению нуклидов в сторону более стабильного нейтронно-протонного отношения.

Нейтроны, протоны и энергия связи

Масса атомного ядра определяется выражением

m = Z mp + N mn - EB c 2 {\ displaystyle m = Zm_ {p } + Nm_ {n} - {\ frac {E_ {B}} {c ^ {2}}}}

m = Z m_ {p} + N m_ {n} - \ frac {E_ {B}} {c ^ {2}}

где $mp {\ displaystyle m_ {p}}$ $m_ {p}$ и $mn {\ displaystyle m_ {n}}$ $m_ {n}$ - масса покоя протона и нейтрона соответственно, а $EB {\ displaystyle E_ {B}}$ $E_ {B}$ - масса покоя общая энергия связи ядра. Здесь используется эквивалент массы и энергии. Энергия связи вычитается из суммы масс протона и нейтрона, поскольку масса ядра меньше этой суммы. Это свойство, называемое дефектом массы, необходимо для стабильного ядра; внутри ядра нуклиды захватываются потенциальной ямой. Полуэмпирическая формула массы утверждает, что энергия связи будет иметь вид

EB = a VA - a SA 2/3 - a CZ 2 A 1/3 - a A (A - 2 Z) 2 A ± δ ( A, Z) {\ displaystyle E_ {B} = a_ {V} A-a_ {S} A ^ {2/3} -a_ {C} {\ frac {Z ^ {2}} {A ^ {1 / 3}}} - a_ {A} {\ frac {(A-2Z) ^ {2}} {A}} \ pm \ delta (A, Z)}

E_ {B} = a_ {V} A - a_ {S} A ^ {2/3} - a_ {C} \ frac {Z ^ 2} {A ^ {1/3}} - a_ {A} \ frac {(A - 2Z) ^ {2}} {A} \ pm \ delta (A, Z)

Разница между массой ядра и массой сумма масс нейтронов и протонов, составляющих его, известна как дефект массы. E B часто делят на массовое число, чтобы получить энергию связи на нуклон для сравнения энергий связи между нуклидами. Каждый из членов этой формулы имеет теоретическую основу. Коэффициенты $a V {\ displaystyle a_ {V}}$ $a_ {V}$ , $a S {\ displaystyle a_ {S}}$ $a_ {S}$ , $a C {\ displaystyle a_ {C}}$ $a_ {C}$ , $a A {\ displaystyle a_ {A}}$ $a_ {A}$ и коэффициент, который появляется в формуле для $δ (A, Z) {\ displaystyle \ delta (A, Z)}$ $\ delta (A, Z)$ , определяются эмпирически.

Выражение для энергии связи дает количественную оценку нейтронно-протонного отношения. Энергия представляет собой квадратичное выражение по Z, которое минимизируется, когда нейтронно-протонное отношение составляет $N / Z ≈ 1 + a C 2 a AA 2/3 {\ displaystyle N / Z \ приблизительно 1 + {\ frac {a_ {C}} {2a_ {A}}} A ^ {2/3}}$ ${\ displaystyle N / Z \ приблизительно 1 + {\ frac {a_ {C}} {2a_ {A}}} A ^ {2/3}}$ . Это уравнение для нейтронно-протонного отношения показывает, что в стабильных нуклидах количество нейтронов больше, чем количество протонов, на коэффициент, который масштабируется как $A 2/3 {\ displaystyle A ^ {2/3}}$ $A ^ {2/3}$ .

Отрицательная энергия связи на нуклон для стабильных нуклидов, расположенных на дне долины стабильности. Железо-56 является примерно наиболее стабильным нуклидом, и это примерно самая низкая точка в долине стабильности.

На рисунке справа показана средняя энергия связи на нуклон в зависимости от атомного массового числа по линии бета-стабильности, то есть по дну долины стабильности. Для очень малого атомного массового числа (H, He, Li) энергия связи на нуклон мала, и эта энергия быстро увеличивается с ростом атомного массового числа. Никель-62 (28 протонов, 34 нейтрона) имеет самую высокую среднюю энергию связи из всех нуклидов, в то время как железо-58 (26 протонов, 32 нейтрона) и железо-56 (26 протонов, 30 нейтронов) - вторые и третьи места. Эти нуклиды лежат на самом дне долины стабильности. Отсюда средняя энергия связи, приходящаяся на нуклон, медленно уменьшается с увеличением массового атомного числа. Тяжелый нуклид U нестабилен, но медленно распадается с периодом полураспада 4,5 миллиарда лет. Он имеет относительно небольшую энергию связи на нуклон.

Для β-распада ядерные реакции имеют общую форму

. ZX. →. Z + 1 X′. +. e. +. ν. e

, где A и Z - массовое число и атомный номер распадающееся ядро, а X и X ′ - начальный и конечный нуклиды соответственно. Для β-распада общая форма:

. ZX. →. Z − 1 X′. +. e. +. ν. e

Эти реакции соответствуют распаду нейтрона на протон или распаду протона на нейтрон внутри ядра, соответственно. Эти реакции начинаются на одной или другой стороне долины стабильности, и направления реакций заключаются в перемещении исходных нуклидов вниз по стенкам долины к области большей стабильности, то есть к большей энергии связи.

Отрицательное значение энергии связи на нуклон для нуклидов с атомным массовым числом 125, построенное как функция от атомного номера. Профиль энергии связи через долину стабильности представляет собой примерно параболу. Теллур -52 (52 Te) устойчив, а сурьма -51 (51 Sb) нестабильна к β- распаду.

На рисунке справа показана средняя энергия связи на нуклон в долине стабильности для нуклидов с массовым числом A = 125. Внизу этой кривой - теллур (52Te), который является стабильным. Нуклиды слева от 52 Te нестабильны при избытке нейтронов, а нуклиды справа нестабильны при избытке протонов. Следовательно, нуклид слева подвергается β-распаду, который превращает нейтрон в протон и, следовательно, смещает нуклид вправо в сторону большей стабильности. Нуклид справа аналогичным образом претерпевает β-распад, который смещает нуклид влево и в сторону большей стабильности.

Тяжелые нуклиды восприимчивы к α-распаду, и эти ядерные реакции имеют общую форму,

. ZX. →. Z-2 X′. +. 2He.

Как и при β-распаде, продукт распада X 'имеет большую энергию связи и ближе к середине долины стабильности. α-частица уносит два нейтрона и два протона, оставляя более легкий нуклид. Поскольку у тяжелых нуклидов нейтронов намного больше, чем протонов, α-распад увеличивает нейтронно-протонное отношение нуклида.

Капельные линии протонов и нейтронов

Границами долины устойчивости, то есть верхними пределами стенок долины, являются линия капель нейтронов на стороне, богатой нейтронами, и капельная линия протонов на богатой протонами стороне. Капельные линии нуклонов находятся на крайних значениях нейтронно-протонного отношения. При нейтронно-протонных отношениях за пределами капельных линий ядра существовать не могут. Местоположение нейтронной капельной линии не очень хорошо известно для большей части диаграммы Сегре, тогда как протонная и альфа-капельная линии были измерены для широкого диапазона элементов. Линии капель определены для протонов, нейтронов и альфа-частиц, и все они играют важную роль в ядерной физике.

Разница в энергии связи между соседними нуклидами увеличивается по мере подъема сторон долины стабильности и, соответственно, период полураспада нуклидов уменьшается, как показано на рисунке выше. Если к данному нуклиду добавлять нуклиды по одному, то в конечном итоге процесс приведет к образованию нового нуклида, который настолько нестабилен, что быстро распадается с испусканием протона (или нейтрона). Говоря простым языком, нуклон «вытек» или «вытек» из ядра, отсюда и возник термин «капельная линия».

Эмиссия протонов не наблюдается в нуклидах природного происхождения. Излучатели протонов могут быть получены с помощью ядерных реакций, обычно с использованием линейных ускорителей (линейный ускоритель). Хотя быстрое (то есть не запаздывающее с бета-задержкой) испускание протонов наблюдалось из изомера в кобальте-53 еще в 1969 году, никаких других испускающих протоны состояний не было обнаружено до 1981 года, когда основные радиоактивные протонные состояния 22>лютеций-151 и тулий-147 наблюдались в экспериментах на GSI в Западной Германии. После этого прорыва исследования в этой области процветали, и на сегодняшний день обнаружено, что более 25 нуклидов проявляют испускание протонов. Изучение испускания протонов помогло понять деформацию, массы и структуру ядер, и это пример квантового туннелирования.

Двумя примерами нуклидов, испускающих нейтроны, являются бериллий-13 (среднее значение жизнь 2,7 × 10 с ) и гелий-5 (7 × 10 с). Поскольку в этом процессе теряется только нейтрон, атом не приобретает и не теряет протоны, и поэтому он не становится атомом другого элемента. Вместо этого атом станет новым изотопом исходного элемента, например, бериллий-13 превратится в бериллий-12 после испускания одного из своих нейтронов.

В ядерной технике, мгновенный нейтрон - это нейтрон, немедленно испускаемый в результате ядерного деления. Мгновенные нейтроны возникают при делении нестабильного делящегося или делящегося тяжелого ядра почти мгновенно. Замедленный распад нейтрона может происходить в том же контексте, испускаемый после бета-распада одного из продуктов деления. Замедленный распад нейтрона может происходить временами от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Комиссия по ядерному регулированию США определяет мгновенный нейтрон как нейтрон, возникающий в результате деления в течение 10 секунд.

Остров стабильности

Остров стабильности - это область за пределами долины стабильности, где прогнозируется, что набор тяжелых изотопов с почти магическими числами протонов и нейтронов будет локально обращать вспять тенденцию к снижению стабильности в элементах тяжелее урана. Гипотеза острова стабильности основана на модели ядерной оболочки, которая подразумевает, что атомное ядро построено в «оболочках» аналогично структуре большей части более крупные электронные оболочки в атомах. В обоих случаях оболочки - это просто группы квантовых энергетических уровней, которые относительно близки друг к другу. Уровни энергии из квантовых состояний в двух разных оболочках будут разделены относительно большой энергетической щелью. Таким образом, когда количество нейтронов и протонов полностью заполняет энергетические уровни данной оболочки в ядре, энергия связи на нуклон достигнет локального максимума, и, таким образом, эта конкретная конфигурация будет иметь более длительный срок службы, чем ближайшие изотопы, не имеющие заполненных оболочек.

Заполненная оболочка будет иметь «магические числа » нейтронов и протонов. Одно возможное магическое число нейтронов для сферических ядер - 184, а некоторые возможные совпадающие числа протонов - 114, 120 и 126. Эти конфигурации подразумевают, что наиболее стабильными сферическими изотопами будут флеровий -298, унбинилий. -304 и унбигексий -310. Особо следует отметить Fl, который был бы «дважды магическим » (считается, что магическими являются его протонное число 114 и нейтронное число 184). Эта дважды магическая конфигурация, скорее всего, будет иметь очень длительный период полураспада. Следующим более легким дважды магическим сферическим ядром является свинец -208, самое тяжелое из известных стабильных ядер и самый стабильный тяжелый металл.

Обсуждение

Долина стабильности может быть полезна для интерпретации и понимания свойств процессов ядерного распада, таких как цепочки распада и деление ядер.

Уран Серия -238 представляет собой серию α (N и Z меньше 2) и β- распадов (N меньше 1, Z плюс 1) до нуклидов, которые последовательно углубляются в долину стабильности. Серия заканчивается свинцом-206, стабильным нуклидом на дне долины стабильности.

Радиоактивный распад часто происходит через последовательность этапов, известную как цепь распада. Например, U распадается до Th, который распадается до Па и так далее, в конечном итоге достигая Pb :

U 92 238 → 4,5 × 10 9 y α Th 90 234 → 24 d β - Па 91234 м → 1 мин β - U 92 234 → 2,4 × 10 5 y α Th 90 230 → 7,7 × 10 4 y α Ra 88 226 → 1600 y α Rn 86 222 → 3,8 d α Po 84218 → 3 мин α Pb 82214 → 27 мин β - Bi 83214 → 20 мин. β - Po 84214 → 164 мкс α Pb 82210 → 22 y β - Bi 83210 → 5 d β - Po 84 210 → 138 d α Pb 82 206 {\ displaystyle {\ begin {array} {l} {} \\ {\ ce {^ {238} _ {92} U ->[\ alpha] [4,5 \ times 10 ^ {9} \ {\ ce {y}}] {^ { 234} _ {90} Th} ->[\ beta ^ {-}] [24 \ {\ ce {d}}] {^ {234 \! M} _ {91} Pa}}} {\ ce {->[\ beta ^ {-}] [1 \ {\ ce {min}}]}} {\ ce {^ {234} _ {92} U ->[\ alpha] [2,4 \ times 10 ^ {5} \ {\ ce {y}}] {^ {230} _ {90} Th} ->[\ alpha] [7,7 \ times 10 ^ {4} \ {\ ce {y}}]}} \\ {\ ce {^ {226} _ {88} Ra ->[\ alpha] [1600 \ y] {^ {222} _ {86} Rn} ->[\ alpha] [3.8 \ {\ ce {d}}] {^ {218} _ {84} Po} ->[\ alpha] [3 \ {\ ce {min}}] {^ {214} _ {82} Pb} ->[\ beta ^ {-}] [ 27 \ {\ ce {min}}] {^ {214} _ {83} Bi} ->[\ beta ^ {-}] [20 \ {\ ce {min}}]}} \\ {\ ce { ^ {214} _ {84} По ->[\ alpha] [164 \ \ mu {\ ce {s}}] {^ {2 10} _ {82} Pb} ->[\ beta ^ {-}] [22 \ {\ ce {y}}] {^ {210} _ {83} Bi} ->[\ beta ^ {-}] [5 \ {\ ce {d}}] {^ {210} _ {84} Po} ->[\ alpha] [138 \ {\ ce {d}}] {^ {206} _ {82} Pb} }} \\ {} \ end {array}}}

{\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{238}_{92}U->[\ alpha] [4,5 \ times 10 ^ {9} \ {\ ce {y}}] {^ {234} _ {90} Th} ->[\ beta ^ {-}] [24 \ {\ ce {d}}] {^ {234 \! M} _ {91} Pa}}} {\ ce {->[\ beta ^ { -}] [1 \ {\ ce {min}}]}} {\ ce {^ {234} _ {92} U ->[\ alpha] [2,4 \ times 10 ^ {5} \ {\ ce {y }}] {^ {230} _ {90} Th} ->[\ alpha] [7,7 \ times 10 ^ {4} \ {\ ce {y}}]}} \\ {\ ce {^ {226} _ {88} Ra ->[\ alpha] [1600 \ y] {^ {222} _ {86} Rn} ->[\ alpha] [3.8 \ {\ ce {d}}] {^ {218} _ {84} Po} ->[\ alpha] [3 \ {\ ce {min}}] {^ {214} _ {82} Pb} ->[\ beta ^ {-}] [27 \ {\ ce { min}}] {^ {214} _ {83} Bi} ->[\ beta ^ {-}] [20 \ {\ ce {min}}]}} \\ {\ ce {^ {214} _ { 84} Po ->[\ alpha] [164 \ \ mu {\ ce {s}}] {^ {210} _ {82} Pb} ->[\ beta ^ {-}] [22 \ {\ ce { y}}] {^ {210} _ {83} Bi} ->[\ beta ^ {-}] [5 \ {\ ce {d}}] {^ {210} _ {84} Po} ->[ \ alpha] [138 \ {\ ce {d}}] {^ {206} _ {82} Pb}}} \\ {} \ end {array}}

На каждом этапе этой последовательности реакций выделяется энергия, и продукты распада перемещаются дальше по долине стабильности к линии бета-стабильности. Pb стабилен и находится на границе бета-стабильности.

Ядерное деление с ядром урана-235

Процессы деления, происходящие в ядерных реакторах, сопровождаются высвобождением нейтронов, которые поддерживают цепную реакцию. Деление происходит, когда тяжелый нуклид, такой как уран-235, поглощает нейтрон и распадается на более легкие компоненты, такие как барий или криптон, обычно с выделением дополнительных нейтронов.. Как и все нуклиды с высоким атомным номером, этим ядрам урана требуется много нейтронов для поддержания их стабильности, поэтому они имеют большое нейтронно-протонное отношение (N / Z). Ядра, образовавшиеся в результате деления (продукты деления ), наследуют аналогичный N / Z, но имеют атомные номера, которые примерно вдвое меньше, чем у урана. Изотопы с атомным номером продуктов деления и N / Z, близким к таковому у урана или других делящихся ядер, имеют слишком много нейтронов, чтобы быть стабильными; именно из-за этого нейтронного избытка в процессе деления обычно испускаются несколько свободных нейтронов, но не свободных протонов, и именно поэтому многие ядра продуктов деления подвергаются длинной цепи β-распадов, каждый из которых превращает ядро N / Z в (N - 1) / (Z + 1), где N и Z - соответственно числа нейтронов и протонов, содержащихся в ядре.

Когда реакции деления поддерживаются с заданной скоростью, например, в ядерном реакторе с жидкостным охлаждением или твердотопливном ядерном реакторе, ядерное топливо в системе производит много антинейтрино для каждого произошедшего деления.. Эти антинейтрино возникают в результате распада продуктов деления, которые по мере того, как их ядра продвигаются вниз по цепи β-распада к долине стабильности, испускают антинейтрино вместе с каждой β-частицей. В 1956 году Рейнес и Коуэн использовали (ожидаемый) интенсивный поток антинейтрино из ядерного реактора в проекте эксперимента для обнаружения и подтверждения существования эти неуловимые частицы.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Живая диаграмма нуклидов - МАГАТЭ с фильтром по типу распада
Долина стабильности (видео) - виртуальный «полет» через трехмерное представление диаграммы нуклидов, автор CEA (Франция)
Ядерный ландшафт: разнообразие и изобилие ядер - Глава 6 книги Nucleus: A Путешествие Макинтоша, Ай-Халили, Джонсона и Пены в самую суть материи описывает долину стабильности и ее значение (Балтимор, Мэриленд: издательство Johns Hopkins University Press), 2001. ISBN 0-801 8-6860-2