Мир вокруг нас

Далее: Известно, что спин пи-мезонов равен нулю. Попробуем определить спин мезонов, каким он является, по отношению к протонам и нейтронам, на рис. 55. На рис. видно, что мезоны — не развёрнуты ни вверх, ни вниз, т. е. располагаются, одновременно — и над, и под плоскостью, делящей ядро на верхнюю и нижнюю части. Т. о. спин мезонов не может быть ни положительным, ни отрицательным (в отличие от спинов нейтронов и протонов). Этому соответствует только спин 0. Итак, теперь мы можем видеть наглядно и причину нулевого спина мезонов, по отношению к положительным и отрицательным полуцелым спинам нуклонов: в дополнение к объяснению спина 0 через взаимопротивоположные спины кварка и антикварка в мезоне, спин 0 объясняется самой ориентацией мезона в ядре (рис. 55).

Рис. 55

Дальнейшее рассмотрение ядерных полей — пока отложим.

Строение ядер изотопов второго ряда таблицы Менделеева

Помимо повторения закономерностей, выясненных ранее — у некоторых изотопов элементов второго ряда таблицы Менделеева, возникают свойства, не встречавшиеся у изотопов водорода и гелия (например, наличие гало-протонов). В целом, рассмотрение устройства ядер второго ряда таблицы Менделеева — позволит лучше убедиться в действии как выясненных закономерностей, так и дополнить их новыми (или, вернее, теми же, но применёнными к более тяжёлым ядрам).

Сложность в построении (вернее, определении конфигураций) ядер элементов второго ряда таблицы Менделеева, и всех более тяжёлых ядер — заключается, прежде всего, в необходимости соединять большее число нуклонов, что даёт множество конфигураций, из которых нужно выбирать правильную (вернее, основное, = невозбуждённое состояние ядра, являющееся наиболее выгодной из этих конфигураций), что требует учёта всех правил, и внимательности.

Конечно, мы не будем тут рассматривать абсолютно каждый изотоп у каждого из элементов второго ряда таблицы Менделеева, т. к. общее число этих изотопов — составляет более сотни. Все изотопы — строятся по аналогии, и так или иначе, с использованием рассмотренных ранее, правил. Мы рассмотрим лишь наиболее показательные и важные, для понимания строения ядер, изотопы во втором ряду таблицы Менделеева, в т. ч. изотопы (ядра) с различными новыми свойствами.

Однако изотопы первого элемента второго ряда таблицы Менделеева, лития — пожалуй, стоит рассмотреть все (их всего 10 (т. е. на 2 больше, чем у гелия, и на 3 больше, чем у водорода)). Вместе со строением ядер, мы будем, одновременно, объяснять и особенности радиоактивных распадов этих ядер, причины имеющихся времён полужизни (либо стабильности), и других их свойств.

Строение ядер изотопов лития

Первый элемент, следующий после водорода и гелия — литий, см. табл. 3. Изотопы лития, по сравнению с изотопами водорода и гелия — это уже более сложные ядра, т. к. с них начинается второй ряд таблицы Менделеева, и на их примере — можно говорить о рассмотрении и более тяжёлых ядер. Изотопы лития (так же как и изотопы всех более тяжёлых элементов) — подразделяются на три группы:

1) протоноизбыточные ядра (для лития — это литий-4 и литий-5, распадающиеся с вылетом протонов);

2) стабильные изотопы (литий-6 и литий-7);

3) нейтроноизбыточные ядра (изотопы от лития-8 до лития-13, распадающиеся путём b^– распада или/и с вылетом нейтрона(ов), см. табл. 4).

Таблица 3

1-й и 2-й ряды таблицы Менделеева

Таблица 4 ^[8]

Изотопы лития

Примечание:m, n — ядерные изомеры

Итак, начнём с рассмотрения легчайшего изотопа лития — лития-4. Это — нестабильный (протоноизбыточный) изотоп, спин которого равен 2. Его строение, объясняющее это значение спина — показано на рис. 56. Видно, что все нуклоны в этом ядре — находятся по одну сторону от плоскости, делившей ядра водорода и гелия на верхнюю и нижнюю части. Также видно, что два протона в ядре лития-4 — находятся на более высоком энергетическом уровне, в то время как место для протона на базовом энергоуровне — пустует. Причина выгоды именно такой конфигурации — заключается в том, что (боковые) протоны — тянут кварковую плотность нейтрона частично в одну сторону, по отношению к (базовому) протону, в отличие от конфигураций, представленных (в сравнении с данной), на рис. 57.

Рис. 56

Рис. 57. Обычная, и примеры неправильных конфигураций лития-4, вид сбоку (схематично)