Мир вокруг нас

Обратим, ещё раз, внимание, что нейтроны, в том же положении, что и в литии-6 и -7 (нижние боковые нейтроны), в водороде-5 и -7 — могли улететь (распад с вылетом нейтронов), а в гелии-6 и -8 — были связаны сильнее, но могли распасться (b^– распад). В литии-6 и -7 же, нейтроны в этих положениях — связаны настолько сильно, что даже их распад, как уже отмечалось — становится запрещённым (невыгодным). На этом примере — наглядно виден быстрый рост силы связи нейтронов в ядре, с увеличением числа протонов (аналогично — и для случая протонов (вылетающих при распаде лития-4 и -5, но связанных в литии-6 и далее)).

Рост связи нуклонов в целом (и протонов, и нейтронов) — у последующих ядер элементов, постепенно становится более медленным, а после ядра (изотопа) никеля-62 (элемент 4-го ряда таблицы Менделеева, о котором — позже), сила связи нуклонов — постепенно снижается. Поэтому образование элементов более тяжёлых, чем никель, как известно — не даёт энергии, а наоборот, поглощает энергию. До никеля же — т. к. энергия связи нуклонов в ядре растёт с увеличением числа нуклонов, реакции идут с выделением энергии. Причём наибольшее выделение энергии (в расчёте на нуклон) даёт как раз образование ядер элементов в самом начале таблицы Менделеева (в особенности, как уже говорилось, изотопа ⁴He).

Далее: В структуре обоих стабильных ядер, лития-6 и лития-7 — виден кор, в виде альфа-частицы, а значит, нижний энергоуровень (т. н. базовый, или нулевой) — тут заполнен, в отличие от ядер лития-4 и -5, не имевших кора (что впрочем, давало им некоторую выгоду). Спин ядра лития-6 (1) и лития-7 (3/2) — наглядно виден из уже рассмотренных конфигураций этих ядер (рис. 61).

Далее: После стабильных изотопов лития-6 и -7 — начинаются нестабильные, нейтроноизбыточные изотопы, среди которых мы в т. ч. впервые встретим и разберём такое состояние ядра как: ядерные изомеры (имеющиеся у изотопа литий-10). Но обо всём по порядку:

Первый нестабильный, нейтронизбыточный изотоп лития, литий-8 (уже упоминавшийся ранее) — имеет спин 2, и устроен, как показано на рис. 63. Выгоду образования именно такой конфигурации — можно усмотреть в наличии тринейтрона (выгода которого — аналогична уже рассматривавшейся на примере водорода-6). Кроме того, в пользу наличия тринейтрона в литии-8, свидетельствует то, что ядра предыдущих элементов, содержащие тринейтрон — образуют закономерный ряд, ведущий к литию-8, это: водород-6 — гелий-7 — литий-8.

Рис. 63

При этом, добавление двух протонов, при переходе от водорода-6 к гелию-7, и далее — к литию-8, значительно увеличивает связь нейтронов в ядре. Поэтому литий-8 — не может распасться с вылетом трёх нейтронов, как водород-6, или одного нейтрона, как гелий-7. Нейтрон в литии-8 может претерпеть только b^– распад, что является относительно медленным процессом. Поэтому время жизни этого ядра возрастает на порядки (839,4 мс), по сравнению с водородом-6 (2,9x10^–22 сек) и гелием-7 (3,1x10^–21 сек). (Подобное большое различие во временах жизни — ранее было видно на примере сравнения изотопа водорода-5 (>9,1x10^–22 сек), с гелием-6 (806,9 мс): там тоже скачок во времени жизни был обусловлен добавленным протоном, увеличивающим энергию связи нейтронов настолько, что она становится превышающей выгоду от перехода нейтрона в свободное состояние).

В литии-8, отсутствие нейтрона на базовом энергоуровне — впервые становится стабильным, т. е. переход нейтрона из более высокого энергоуровня невыгоден (т. к. разрушает выгоду от тринейтрона, при этом, не приводя к вылету нуклона (нейтрона)). Однако, как уже говорилось, это не запрещает одному из нейтронов претерпевать b^– распад, поэтому литий 8 в целом оказывается нестабильным.

Ещё одна выгода представленной конфигурации лития-8 — в том, что протон связан с двумя нейтронами сверху — в структуру, аналогичную ядру трития, и сила связи нуклонов в этом кластере трития — высока, как и в обычном тритии (хотя для этого, протон и вынужден находиться тут в более высоком энергетическом положении (см. на рис. 63)).

Далее — идёт литий-9, имеющий спин 3/2, и время полужизни 178,3 мс, что очень близко к времени полураспада лития-8 (839,4 мс). Вероятная структура лития-9 — так же может быть близка к литию-8, см. рис. 64. В этой структуре — сохранён механизм водорода-6, что делает её схожей с литием-8, но ценой расположения добавляемого нейтрона не на базовом, а на более высоком энергоуровне.

Рис. 64