核稳定性图
- 宇宙中最常见的元素的N和Z值都小于20(加上铁,Z = 26, N = 30)
- 地点:
- N =中子数
- Z =质子数/原子序数
- 这是因为较轻的元素(质子较少)往往数量较多更稳定的比更重的(有很多质子)
- 从N与Z的关系图上看,核稳定性变得更加清晰
这条核稳定性曲线显示了稳定同位素的谱线,以及哪些不稳定同位素会发射α或β粒子
- 原子核是不稳定的,如果它有:
- 中子太多
- 质子太多
- 核子太多。太重了
- 精力过多
- 一个不稳定的原子想要变得中性从而变得稳定
- 对于轻同位素,Z < 20:
- 所有这些原子核都非常稳定
- 它们遵循直线N = Z
- 重同位素Z > 20:
- 中子质子比增加
- 稳定的原子核中中子一定比质子多
- 这种中子质子比的不平衡对原子核的稳定性非常重要
- 在较短的范围内(约1-4 fm),核子被束缚强核力
- 在1fm以下,强核力为令人厌恶的为了防止原子核坍缩
- 在更远的距离上,电磁力作用于质子之间,所以更多的质子导致更多的不稳定性
- 因此,当更多的质子被加入原子核时,就需要更多的中子来增加质子与质子之间的距离减少静电斥力
- 另外,额外的中子增加了结合力,这有助于把核子结合在一起
Alpha, Beta和电子捕获
- N与Z的关系图对于确定哪些同位素会通过衰变是有用的
- α发射
- 负β(β-)排放
- β加上(β+)排放
- 电子俘获
- Alpha-emitters:
- 发生在稳定线以下的z> 60处有太多的核子在原子核中
- 这些原子核的质子比中子多,但它们太大而不稳定
- 这是因为核子之间的强核力无法克服质子之间的斥力静电力
- 负β(β-)发射器:
- 出现在同位素所在的稳定线左边丰中子与稳定同位素相比
- 一个中子被转换成一个质子并释放出一个β- - - - - -粒子(和反电子中微子)
- β加上(β+)发射器:
- 出现在同位素所在的稳定线的右侧proton-rich与稳定同位素相比
- 质子转化为中子并释放出β+粒子(和电子中微子)
- 电子俘获:
- 当一个原子核俘获了自己轨道上的一个电子
- 和β一样+衰变过程中,原子核中的质子被转换成中子,释放出伽马射线(和电子中微子)。
- 因此,这也发生在同位素所在的稳定线的右侧proton-rich与稳定同位素相比
考试技巧
记住β在哪里-和β+排放者在图表上:
- -是an负粒子an中子变成质子。不稳定的原子总是倾向于数量大致相等的质子和中子
- 因此这些发射器在n同位素中富含中子的那一面
- +是ap一个正粒子p罗顿变成了中子
- 因此这些发射器在p同位素中富含roton的那一面
记住核稳定性图的最好方法是凭记忆画出来