Мир вокруг нас

Особый интерес представляет фтор-18, со спином 1, имеющий изомер со спином 5, вероятная структура которого представлена на рис. 98. В структуре изомера виден механизм лития 4 (все нуклоны сконцентрированы с одной стороны плоскости). Общая выгода от образования изомера (в т. ч. выгодных альфа-кластеров в нём) — частично компенсирует невыгоду от перехода нуклонов на более высокие энергоуровни. Наглядная структура изомера — позволяет видеть, почему фтор-18 может застревать в этом возбуждённом состоянии, делая его квазиустойчивым (разрушение изомера — требует перехода через ряд конфигураций, не отличающихся особой выгодой (лишённых механизма лития-4, и без выгодных альфа-кластеров)). Время полураспада изомера фтора-18, т. е. возвращения в невозбуждённое состояние со спином 1 — 162 нс, что немало, по ядерным меркам времени.

Рис. 98

Далее: Первый изотоп неона — неон-16, см. табл. 12. Он — представлен на рис. 99. Данное ядро — аналогично, по структуре, фтору-16, и поэтому имеет с ним одинаковый спин 0, и схожее время жизни: фтор-16 — 11x10^–21 сек, неон-16 — 9x10^–21 сек. Это время жизни оказывается также схожим с углеродом-8 (3,5x10^–21 сек), и неон-16 действительно можно строить в подобии ему, см. рис. 100.

Таблица 12 ^[8]

Протонизбыточные изотопы неона

Рис. 99

Рис. 100

Далее: Вероятная структура неона-17 — представлена на рис. 101. Как видно на рис., это ядро, по структуре, является аналогом углерода-9. Неудивительно, что в отношении неона-17, как и углерода-9, имеются экспериментальные свидетельства в пользу наличия гало из двух протонов [22] [23]. Исходя из наглядной геометрии, ¹⁷Ne, как и ⁹C, вероятно только приближаются к состоянию гало-ядер (имеют кластер гелия-3 с неспаренным нейтроном).

Рис. 101

Остальные протонизбыточные изотопы неона — см. на рис. 102.

Рис. 102

Неон — элемент, которым заканчивается второй ряд таблицы Менделеева. Т. о. мы рассмотрели все (известные) протоноизбыточные ядра элементов второго ряда таблицы Менделеева (всего 29 изотопов). Этих примеров, вероятно, вполне достаточно, для понимания общих принципов строения протонизбыточных ядер, поэтому таковые ядра, третьего и более далёких рядов таблицы Менделеева — подробно рассматривать не будем.

Далее: Прежде чем переходить к рассмотрению стабильных изотопов элементов, попробуем решить вопрос:

О сути чётности квантовых состояний

Чётность, на неклассическом этапе — это квантовое число, описывающее поведение элементарных частиц и их систем — ядер, атомов и молекул, при их зеркальном отражении, и которое может принимать два значения: положительное и отрицательное. Так, в таблицах элементарных частиц, и изотопов ядер, рядом со значением спина — всегда указывают и значение чётности (см. например, табл. 12).

Известно явление нарушения чётности = зеркальной симметрии, в некоторых процессах, что впервые было экспериментально показано в опытах Ву и др. (1957 год). В этих опытах, наблюдался b^– распад поляризованных ядер (= ядер с однонаправленными спинами) радиоактивного кобальта. В эксперименте, электроны вылетали преимущественно в одну сторону. В зеркальном же отражении установки, электроны вылетают преимущественно в противоположную сторону, что никогда не наблюдается в реальном Мире. Т. е. зеркальная симметрия для процесса нарушается. А значит, какие-то законы природы не выполняются при инверсии пространства (= при зеркальном отражении). А именно — те, что ответственны за b^– распад, т. е. слабые взаимодействия (поля), в которых пространственная чётность т. о. не сохраняется. Это называется явлением нарушения P-чётности в слабых взаимодействиях (только слабые взаимодействия нарушают чётность, остальные поля — не меняют её).

Впоследствии, было введено представление о сохранении, вместо обычной чётности — т. н. комбинированной чётности (комбинированной симметрии): пришлось представить, что при зеркальном отражении установки, все частицы, по какой-то причине должны переходить в свои античастицы (в т. ч. положительный заряд — в отрицательный). Т. е. в природе наблюдались бы зеркальные процессы, но только если бы установка целиком состояла из антивещества. Т. о. для сохранения симметрии законов природы нужна одновременная инверсия и пространства (P), и заряда (= замена вещества на антивещество) (C), что было названо законом сохранения CP-чётности (или комбинированной чётности (= симметрии)).

На постнеклассическом этапе, причина нарушения зеркальной симметрии (или P-чётности) в опытах Ву и др. — становится понятна, в т. ч. и почему частицы, при зеркальном отражении, переходят в свои античастицы, см. рис. 103. На рис. показаны зеркальные отражения элементарных частиц, с учётом их внутреннего строения (для начала, использованы упрощённые, т. е. проекционные (= плоские) представления частиц).

Рис. 103