Стабильные изобары бета-распада - Beta-decay stable isobars

Бета-распад стабильный изобары это набор нуклиды который не может пройти бета-распад, то есть преобразование нейтрон к протон или протон к нейтрону в пределах ядро. Подмножество этих нуклидов также стабильно в отношении двойной бета-распад или теоретически более высокий одновременный бета-распад, поскольку они имеют самую низкую энергию среди всех нуклидов с одинаковым массовое число.

Этот набор нуклидов также известен как линия бета-стабильности, термин, уже широко использовавшийся в 1965 году.^[1]^[2] Эта линия проходит по дну ядерной долина стабильности.

Введение

Линию бета-стабильности можно определить математически, найдя нуклид с наибольшим энергия связи для данного массового числа с помощью такой модели, как классическая полуэмпирическая формула массы разработан К. Ф. Вайцзеккер. Эти нуклиды являются локальными максимумами энергии связи для данного массового числа.

β-распад стабильный / даже А
βDS	Один	Два	Три
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
Всего	49	75	7

Все нечетные массовые числа имеют только один устойчивый к бета-распаду нуклид.

Среди четных массовых чисел семь (96, 124, 130, 136, 148, 150, 154) имеют три бета-стабильных нуклида. Ни у кого нет больше трех, у всех остальных один или два.

От От 2 до 34, у всех есть только один.
С 36 по 72 только девять (36, 40, 46, 48, 50, 54, 58, 64, 70) имеют два, а остальные 11 - один.
С 74 по 122 только три (88, 90, 118) имеют один, а остальные 22 - два.
С 124 по 154 только один (140) имеет один, шесть - три, а остальные 9 - два.
С 156 по 262 только восемнадцать имеют один, а остальные 36 - два, хотя могут существовать и неоткрытые.

Все первичные нуклиды устойчивы к бета-распаду, за исключением ⁴⁰K, ⁵⁰V, ⁸⁷Rb, ¹¹³Компакт диск, ¹¹⁵В, ¹³⁸Ла, ¹⁷⁶Лу и ¹⁸⁷Re. К тому же, ¹²³Те и ^{180 м}Распад Ta не наблюдался, но считается, что он подвергается бета-распаду с чрезвычайно длинным периодом полураспада (более 10¹⁵ лет). Все элементы до включительно нобелий, Кроме технеций и прометий, как известно, содержат по крайней мере один бета-стабильный изотоп.

Список известных стабильных изобар бета-распада

В настоящее время известно 350 стабильных нуклидов бета-распада.^[3]^[4] Теоретически предсказанный или экспериментально наблюдаемый двойной бета-распад (если не доминирует альфа-распад или спонтанное деление ) показан стрелками, т.е. стрелки указывают в сторону изобары наименьшей массы.

Нет стабильных нуклидов бета-распада. число протонов 43 или 61, и ни один из стабильных нуклидов бета-распада не имеет число нейтронов 19, 21, 35, 39, 45, 61, 71, 89, 115, 123 или 147.

	Даже N	Нечетный N
Даже Z	Даже А	Нечетный А
Нечетный Z	Нечетный А	Даже А

Все известные стабильные изобары бета-распада, отсортированные по массовому числу
Нечетный А	Даже А	Нечетный А	Даже А	Нечетный А	Даже А	Нечетный А	Даже А
¹ЧАС	²ЧАС	³Он	⁴Он	⁵Курицы)	⁶Ли	⁷Ли	⁸Be (α)
⁹Быть	¹⁰B	¹¹B	¹²C	¹³C	¹⁴N	¹⁵N	¹⁶О
¹⁷О	¹⁸О	¹⁹F	²⁰Ne	²¹Ne	²²Ne	²³Na	²⁴Mg
²⁵Mg	²⁶Mg	²⁷Al	²⁸Si	²⁹Si	³⁰Si	³¹п	³²S
³³S	³⁴S	³⁵Cl	³⁶S ← ³⁶Ar	³⁷Cl	³⁸Ar	³⁹K	⁴⁰Ar ← ⁴⁰Ca
⁴¹K	⁴²Ca	⁴³Ca	⁴⁴Ca	⁴⁵Sc	⁴⁶Ca → ⁴⁶Ti	⁴⁷Ti	⁴⁸Ca^[а] → ⁴⁸Ti
⁴⁹Ti	⁵⁰Ti ← ⁵⁰Cr	⁵¹V	⁵²Cr	⁵³Cr	⁵⁴Cr ← ⁵⁴Fe	⁵⁵Mn	⁵⁶Fe
⁵⁷Fe	⁵⁸Fe ← ⁵⁸Ni	⁵⁹Co	⁶⁰Ni	⁶¹Ni	⁶²Ni	⁶³Cu	⁶⁴Ni ← ⁶⁴Zn
⁶⁵Cu	⁶⁶Zn	⁶⁷Zn	⁶⁸Zn	⁶⁹Ga	⁷⁰Zn → ⁷⁰Ge	⁷¹Ga	⁷²Ge
⁷³Ge	⁷⁴Ge ← ⁷⁴Se	⁷⁵Так как	⁷⁶Ge → ⁷⁶Se	⁷⁷Se	⁷⁸Se ← ⁷⁸Kr	⁷⁹Br	⁸⁰Se → ⁸⁰Kr
⁸¹Br	⁸²Se → ⁸²Kr	⁸³Kr	⁸⁴Kr ← ⁸⁴Sr	⁸⁵Руб.	⁸⁶Kr → ⁸⁶Sr	⁸⁷Sr	⁸⁸Sr
⁸⁹Y	⁹⁰Zr	⁹¹Zr	⁹²Zr ← ⁹²Пн	⁹³Nb	⁹⁴Zr → ⁹⁴Пн	⁹⁵Пн	⁹⁶Zr^[b] → ⁹⁶Пн ← ⁹⁶RU
⁹⁷Пн	⁹⁸Пн → ⁹⁸RU	⁹⁹RU	¹⁰⁰Пн → ¹⁰⁰RU	¹⁰¹RU	¹⁰²Ru ← ¹⁰²Pd	¹⁰³Rh	¹⁰⁴Ru → ¹⁰⁴Pd
¹⁰⁵Pd	¹⁰⁶Pd ← ¹⁰⁶Компакт диск	¹⁰⁷Ag	¹⁰⁸Pd ← ¹⁰⁸Компакт диск	¹⁰⁹Ag	¹¹⁰Pd → ¹¹⁰Компакт диск	¹¹¹Компакт диск	¹¹²Cd ← ¹¹²Sn
¹¹³В	¹¹⁴CD → ¹¹⁴Sn	¹¹⁵Sn	¹¹⁶CD → ¹¹⁶Sn	¹¹⁷Sn	¹¹⁸Sn	¹¹⁹Sn	¹²⁰Sn ← ¹²⁰Te
¹²¹Sb	¹²²Sn → ¹²²Te	¹²³Sb	¹²⁴Sn → ¹²⁴Te ← ¹²⁴Xe	¹²⁵Te	¹²⁶Te ← ¹²⁶Xe	¹²⁷я	¹²⁸Te → ¹²⁸Xe
¹²⁹Xe	¹³⁰Te → ¹³⁰Xe ← ¹³⁰Ба	¹³¹Xe	¹³²Xe ← ¹³²Ба	¹³³CS	¹³⁴Xe → ¹³⁴Ба	¹³⁵Ба	¹³⁶Xe → ¹³⁶Ба ← ¹³⁶Ce
¹³⁷Ба	¹³⁸Ба ← ¹³⁸Ce	¹³⁹Ла	¹⁴⁰Ce	¹⁴¹Pr	¹⁴²Ce → ¹⁴²Nd	¹⁴³Nd	¹⁴⁴Nd (α) ← ¹⁴⁴См
¹⁴⁵Nd	¹⁴⁶Nd → ¹⁴⁶Sm (α)	¹⁴⁷Sm (α)	¹⁴⁸Nd → ¹⁴⁸Sm (α) ← ¹⁴⁸Gd (α)	¹⁴⁹См	¹⁵⁰Nd → ¹⁵⁰См ← ¹⁵⁰Gd (α)	¹⁵¹Eu (α)	¹⁵²См ← ¹⁵²Б-г
¹⁵³ЕС	¹⁵⁴Sm → ¹⁵⁴Б-г ← ¹⁵⁴Dy (α)	¹⁵⁵Б-г	¹⁵⁶Б-г ← ¹⁵⁶Dy	¹⁵⁷Б-г	¹⁵⁸Б-г ← ¹⁵⁸Dy	¹⁵⁹Tb	¹⁶⁰Б-г → ¹⁶⁰Dy
¹⁶¹Dy	¹⁶²Dy ← ¹⁶²Э	¹⁶³Dy	¹⁶⁴Dy ← ¹⁶⁴Э	¹⁶⁵Хо	¹⁶⁶Э	¹⁶⁷Э	¹⁶⁸Er ← ¹⁶⁸Yb
¹⁶⁹Тм	¹⁷⁰Er → ¹⁷⁰Yb	¹⁷¹Yb	¹⁷²Yb	¹⁷³Yb	¹⁷⁴Yb ← ¹⁷⁴Hf (α)	¹⁷⁵Лу	¹⁷⁶Yb → ¹⁷⁶Hf
¹⁷⁷Hf	¹⁷⁸Hf	¹⁷⁹Hf	¹⁸⁰Hf ← ¹⁸⁰W (α)	¹⁸¹Та	¹⁸²W	¹⁸³W	¹⁸⁴W ← ¹⁸⁴Операционные системы
¹⁸⁵Re	¹⁸⁶W → ¹⁸⁶Os (α)	¹⁸⁷Операционные системы	¹⁸⁸Операционные системы	¹⁸⁹Операционные системы	¹⁹⁰Ос ← ¹⁹⁰Pt (α)	¹⁹¹Ir	¹⁹²Ос → ¹⁹²Pt
¹⁹³Ir	¹⁹⁴Pt	¹⁹⁵Pt	¹⁹⁶Pt ← ¹⁹⁶Hg	¹⁹⁷Au	¹⁹⁸Pt → ¹⁹⁸Hg	¹⁹⁹Hg	²⁰⁰Hg
²⁰¹Hg	²⁰²Hg	²⁰³Tl	²⁰⁴Hg → ²⁰⁴Pb	²⁰⁵Tl	²⁰⁶Pb	²⁰⁷Pb	²⁰⁸Pb
²⁰⁹Bi (α)	²¹⁰По (α)	²¹¹По (α)	²¹²Po (α) ← ²¹²Rn (α)	²¹³По (α)	²¹⁴Po (α) ← ²¹⁴Rn (α)	²¹⁵При (α)	²¹⁶Po (α) → ²¹⁶Rn (α)
²¹⁷Rn (α)	²¹⁸Rn (α) ← ²¹⁸Ra (α)	²¹⁹Fr (α)	²²⁰Rn (α) → ²²⁰Ra (α)	²²¹Ra (α)	²²²Ра^[c] (α)	²²³Ra (α)	²²⁴Ra (α) ← ²²⁴Th (α)
²²⁵Ac (α)	²²⁶Ra (α) → ²²⁶Th (α)	²²⁷Th (α)	²²⁸Th (α)	²²⁹Th (α)	²³⁰Th (α) ← ²³⁰U (α)	²³¹Па (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) ← ²⁴²См (α)	²⁴³Am (α)	²⁴⁴Pu (α) → ²⁴⁴См (α)	²⁴⁵См (α)	²⁴⁶См (α)	²⁴⁷Bk (α)	²⁴⁸Cm (α) → ²⁴⁸Cf (α)
²⁴⁹Cf (α)	²⁵⁰Cf (α)	²⁵¹Cf (α)	²⁵²Cf (α) ← ²⁵²Fm (α)	²⁵³Es (α)	²⁵⁴Cf (SF) → ²⁵⁴Fm (α)	²⁵⁵Fm (α)	²⁵⁶Cf (SF) → ²⁵⁶Fm (SF)
²⁵⁷Fm (α)	²⁵⁸Fm (SF) ← ²⁵⁸Нет (SF)	²⁵⁹Md (SF)	²⁶⁰Fm (SF) → ²⁶⁰Нет (SF)		²⁶²Нет (SF)

Одна таблица известных и прогнозируемых нуклидов до Z = 149, N = 256. Черным обозначена предсказанная линия бета-стабильности, которая хорошо согласуется с экспериментальными данными. Острова стабильности, по прогнозам, сосредоточатся в ²⁹⁴Ds и ³⁵⁴126, за пределами которого модель отклоняется от нескольких правил полуэмпирической формулы массы.^[8]

Было обнаружено, что все стабильные нуклиды с бета-распадом с A ≥ 209 распадаются в результате альфа-распада, за исключением некоторых, где преобладает спонтанное деление. За исключением ²⁶²Нет, нуклиды с A ≥ 260 окончательно не идентифицированы как бета-стабильные, хотя ²⁶⁰FM и ²⁶²Нет неподтвержденных.^[4]

Ожидается, что общие закономерности бета-стабильности сохранятся в районе сверхтяжелые элементы, хотя точное местоположение центра долины устойчивости зависит от модели. Широко распространено мнение, что остров стабильности существует вдоль линии бета-стабильности для изотопов элементов вокруг Copernicium которые стабилизируются оболочка закрытия в регионе; такие изотопы будут распадаться в основном за счет альфа-распада или спонтанного деления.^[9] Помимо островка стабильности, различные модели, которые правильно предсказывают известные бета-стабильные изотопы, предсказывают аномалии в линии бета-стабильности, которые не наблюдаются в каких-либо известных нуклидах, такие как существование двух бета-стабильных нуклидов с одинаковым нечетным массовым числом.^[8]^[10] Это является следствием того факта, что полуэмпирическая формула массы должна учитывать поправку на оболочку и ядерную деформацию, которые становятся гораздо более выраженными для тяжелых нуклидов.^[10]^[11]

Бета-распад к минимальной массе

Бета-распад обычно вызывает распад изотопов в сторону изобары с наименьшей массой (наибольшей энергией связи) с тем же массовым числом, которые не выделены курсивом в таблице выше. Таким образом, те, у кого ниже атомный номер и выше число нейтронов чем изобара минимальной массы бета-минус распад, а те, у кого более высокий атомный номер и меньшее количество нейтронов, подвергаются бета-плюс распад или захват электронов. Однако есть четыре нуклида, которые являются исключением, поскольку большинство их распадов происходит в противоположном направлении:

Хлор-36	35.96830698	Калий-40	39.96399848	Серебро-108	107.905956	Прометий-146	145.914696
2% до Сера-36	35.96708076	11,2% до Аргон-40	39.9623831225	3% до Палладий-108	107.903892	37% до Самарий-146	145.913041
98% до Аргон-36	35.967545106	89% к Кальций-40	39.96259098	97% до Кадмий-108	107.904184	63% до Неодим-146	145.9131169

Заметки

^ Этот изотоп теоретически способен к бета-распаду до ⁴⁸Sc, что делает его не бета-стабильным нуклидом. Однако подобный процесс никогда не наблюдался, так как частичный период полураспада более 1,1^+0.8
_−0.6×10²¹ лет, что превышает период полураспада его двойного бета-распада, а это означает, что двойной бета-распад обычно происходит первым.^[5]
^ Этот изотоп теоретически способен к бета-распаду до ⁹⁶Nb, что делает его не бета-стабильным нуклидом. Однако подобный процесс никогда не наблюдался, так как частичный период полураспада более 2,4 × 10¹⁹ лет, что превышает период полураспада его двойного бета-распада, а это означает, что двойной бета-распад обычно происходит первым.^[6]
^ В то время как оценка атомной массы AME2016 дает ²²²Rn меньшая масса, чем ²²²Пт,^[4] подразумевая бета-стабильность, предполагается, что одиночный бета-распад ²²²Rn энергетически возможен (хотя и с очень низким энергия распада ),^[7] и он находится в пределах погрешности, указанной в AME2016.^[4] Следовательно, ²²²Rn, вероятно, не является бета-стабильным, хотя экспериментально известен только режим альфа-распада для этого нуклида, и поиск бета-распада дал более низкий предел частичного полураспада в 8 лет.^[7]

использованная литература

^ Proc. Int. Симпозиум о том, почему и как мы должны исследовать нуклиды вдали от линии стабильности », Lysekil, Швеция, август 1966 г., редакторы W. Forsling, C.J. Herrlander и H. Ryde, Stockholm, Almqvist & Wiksell, 1967
^ Ежегодный обзор ядерной науки и физики элементарных частиц 29: 69-119 (дата публикации тома декабрь 1979 г.) П. Г. Хансен, "Ядра, далекие от линии бета-стабильности: исследования методом разделения масс в режиме онлайн" Дои:10.1146 / annurev.ns.29.120179.000441
^ Интерактивная карта нуклидов (Брукхейвенская национальная лаборатория)
^ ^а ^б ^c ^d Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
^ Aunola, M .; Suhonen, J .; Сийсконен, Т. (1999). "Оболочечное исследование сильно запрещенного бета-распада ⁴⁸Ca → ⁴⁸Sc ». EPL. 46 (5): 577. Дои:10.1209 / epl / i1999-00301-2.
^ Finch, S.W .; Торнов, В. (2016). «Поиск β-распада ⁹⁶Zr ". Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 806: 70–74. Дои:10.1016 / j.nima.2015.09.098.
^ ^а ^б Belli, P .; Bernabei, R .; Cappella, C .; Caracciolo, V .; Cerulli, R .; Даневич, Ф.А .; Ди Марко, А .; Incicchitti, A .; Poda, D.V .; Полищук, О.Г .; Третьяк, В. (2014). «Исследование редких ядерных распадов с BaF.₂ кристаллический сцинтиллятор, загрязненный радием ». Европейский физический журнал A. 50: 134–143. arXiv:1407.5844. Дои:10.1140 / epja / i2014-14134-6.
^ ^а ^б Коура, Х. (2011). Режимы распада и предел существования ядер в области сверхтяжелых масс (PDF). 4-я Международная конференция по химии и физике трансактинидных элементов. Получено 18 ноября 2018.
^ Загребаев Валерий; Карпов, Александр; Грейнер, Уолтер (2013). «Будущее исследований сверхтяжелых элементов: какие ядра могут быть синтезированы в ближайшие несколько лет?» (PDF). Журнал физики. 420: 012001. arXiv:1207.5700. Дои:10.1088/1742-6596/420/1/012001.
^ ^а ^б Möller, P .; Sierk, A.J .; Итикава, Т .; Сагава, Х. (2016). «Масса и деформации ядра в основном состоянии: FRDM (2012)». Атомные данные и таблицы ядерных данных. 109–110: 1–204. arXiv:1508.06294. Дои:10.1016 / j.adt.2015.10.002.
^ Мёллер, П. (2016). «Пределы ядерной карты, установленные делением и альфа-распадом» (PDF). Сеть конференций EPJ. 131: 03002:1–8. Дои:10.1051 / epjconf / 201613103002.

внешние ссылки

Распад-Цепи https://www-nds.iaea.org/relnsd/NdsEnsdf/masschain.html
(Русский) Стабильные нуклиды бета-распада до Z=118

[6] Этот изотоп теоретически способен к бета-распаду до ⁴⁸Sc, что делает его не бета-стабильным нуклидом. Однако подобный процесс никогда не наблюдался, так как частичный период полураспада более 1,1^+0.8
_−0.6×10²¹ лет, что превышает период полураспада его двойного бета-распада, а это означает, что двойной бета-распад обычно происходит первым.^[5]

[8] Этот изотоп теоретически способен к бета-распаду до ⁹⁶Nb, что делает его не бета-стабильным нуклидом. Однако подобный процесс никогда не наблюдался, так как частичный период полураспада более 2,4 × 10¹⁹ лет, что превышает период полураспада его двойного бета-распада, а это означает, что двойной бета-распад обычно происходит первым.^[6]

[10] В то время как оценка атомной массы AME2016 дает ²²²Rn меньшая масса, чем ²²²Пт,^[4] подразумевая бета-стабильность, предполагается, что одиночный бета-распад ²²²Rn энергетически возможен (хотя и с очень низким энергия распада ),^[7] и он находится в пределах погрешности, указанной в AME2016.^[4] Следовательно, ²²²Rn, вероятно, не является бета-стабильным, хотя экспериментально известен только режим альфа-распада для этого нуклида, и поиск бета-распада дал более низкий предел частичного полураспада в 8 лет.^[7]

[1] Proc. Int. Симпозиум о том, почему и как мы должны исследовать нуклиды вдали от линии стабильности », Lysekil, Швеция, август 1966 г., редакторы W. Forsling, C.J. Herrlander и H. Ryde, Stockholm, Almqvist & Wiksell, 1967

[2] Ежегодный обзор ядерной науки и физики элементарных частиц 29: 69-119 (дата публикации тома декабрь 1979 г.) П. Г. Хансен, "Ядра, далекие от линии бета-стабильности: исследования методом разделения масс в режиме онлайн" Дои:10.1146 / annurev.ns.29.120179.000441

[3] Интерактивная карта нуклидов (Брукхейвенская национальная лаборатория)

[NUBASE2016-4] а ^б ^c ^d Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.

[5] Aunola, M .; Suhonen, J .; Сийсконен, Т. (1999). "Оболочечное исследование сильно запрещенного бета-распада ⁴⁸Ca → ⁴⁸Sc ». EPL. 46 (5): 577. Дои:10.1209 / epl / i1999-00301-2.

[7] Finch, S.W .; Торнов, В. (2016). «Поиск β-распада ⁹⁶Zr ". Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 806: 70–74. Дои:10.1016 / j.nima.2015.09.098.

[222Rn01-9] а ^б Belli, P .; Bernabei, R .; Cappella, C .; Caracciolo, V .; Cerulli, R .; Даневич, Ф.А .; Ди Марко, А .; Incicchitti, A .; Poda, D.V .; Полищук, О.Г .; Третьяк, В. (2014). «Исследование редких ядерных распадов с BaF.₂ кристаллический сцинтиллятор, загрязненный радием ». Европейский физический журнал A. 50: 134–143. arXiv:1407.5844. Дои:10.1140 / epja / i2014-14134-6.

[SHlimit-11] а ^б Коура, Х. (2011). Режимы распада и предел существования ядер в области сверхтяжелых масс (PDF). 4-я Международная конференция по химии и физике трансактинидных элементов. Получено 18 ноября 2018.

[Zagrebaev-12] Загребаев Валерий; Карпов, Александр; Грейнер, Уолтер (2013). «Будущее исследований сверхтяжелых элементов: какие ядра могут быть синтезированы в ближайшие несколько лет?» (PDF). Журнал физики. 420: 012001. arXiv:1207.5700. Дои:10.1088/1742-6596/420/1/012001.

[frdm2012-13] а ^б Möller, P .; Sierk, A.J .; Итикава, Т .; Сагава, Х. (2016). «Масса и деформации ядра в основном состоянии: FRDM (2012)». Атомные данные и таблицы ядерных данных. 109–110: 1–204. arXiv:1508.06294. Дои:10.1016 / j.adt.2015.10.002.

[liquiddrop-14] Мёллер, П. (2016). «Пределы ядерной карты, установленные делением и альфа-распадом» (PDF). Сеть конференций EPJ. 131: 03002:1–8. Дои:10.1051 / epjconf / 201613103002.

[1]

[2]

[3]

[4]

[а]

[b]

[c]

[8]

[9]

[10]

[11]

[5]

[6]

[7]