Распространенность ядер в природе

Впервые в 1914 г. и 1918 г. два ученых - Г. Оддо и В. Гаркинс - обратили внимание на преимущественную распространенность эле­ментов с четным порядковым номером.

А. Е. Ферсман, использовав старые представления Л. Мейтнер о существовании так называе­мых гелиогрупп, подсчитал, что распространенность изотопов в при­роде подчиняется закону кратности четырем (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Распространенность изотопов первых 28 элементов таблицы Д. И. Менделеева (по А. А. Сауков, 1975у)

	Распространенность	изотопов
Число нуклонов в ядре[2]
	вес. %		ат. %
4g	86,81	74,81
4g+l	0,01	0,01
4g+2	0,05	0,05
4g+3	12,68	7,91
Н	1,0	17,24

Более дробная классификация ядер в зависимости от симметрич­ности их строения приведена в табл. 1.2.

Таблица 1. 2

Статистика атомных ядер(Войткевич, 1990)

Атомный вес	Число протонов	Число нейтронов	Число ядер данного типа	Атомный вес	Число протонов	Число нейтронов	Число ядер данного типа
Четный Нечетный	Четное Четное	Четное Нечетное		Нечетный Четный	Нечетное Нечетное	Четное Нечетное

Максимальная распространенность свойственна изотопам, глав­ным образом, с четным числом нейтронов и протонов, т. е. с атомным весом, кратным четырем (4g). В качестве примера можно привести весьма характерную распространенность изотопов стронция и свин­ца: Sr⁸⁴ - 0,56%, Sr⁸⁶- 9,86%, Sr⁸⁷ -7,02%, Sr⁸⁸ - 82,56%, Pb²⁰⁴ - 1,4%, Pb²⁰⁶ - 24,70%, Pb²⁰⁷ - 21,16%, Pb²⁰⁸ - 52,74%. В. В. Чердынцев обратил внимание на то, что с увеличением порядкового номера элементов отношение распространенностей четных и нечетных ядер убывает (табл. 1.3).

Таблица 1. 3

Отношение распространенностей четных и нечетных ядер в зависимости от атомного веса (по В. В. Чердынцеву)

Атомный вес	Среднее отношение распространенностей четных и нечетных ядер	Число случаев
Интервал	Среднее значение
10—40 40-100 100-160 160—208	25 70 130 185	9,6 2,8 2,8 2,0	30 28 23

Ядро любого атома может быть подвержено воздействию прони­кающего космического излучения, представляющего собой частицы большой энергии, протоны, нейтроны, перемещающиеся со значи­тельной скоростью.

При бомбардировке ядра медленными нейтронами образуется новый изотоп и выделяются гамма-кванты. Если же частица отли­чалась достаточно большой энергией, например 1000 Мэв, то она может выбить из ядра несколько нуклонов и привести к превраще­нию его в атом другого элемента либо просто его разрушить.

В 1919 г. Э. Резерфорд, используя в качестве источника частиц альфа-излучение радия, впервые осуществил ядерную реакцию:

С подобными явлениями связан дефицит некоторых элементов, отличающихся исключительной неустойчивостью при облучении их быстрыми протонами, обладающих большим поперечным сече­нием захвата – это литий, бериллий, бор (Тугаринов, 1978).

Например, это свойство используется при поисках месторожде­ний бора: по изменению интенсивности нейтронного потока в поро­дах, измеряемого специальной аппаратурой, судят о содержании в них бора.

Аналогично по концентрации лития в звездах делают вывод о возрасте звезд. При высоких концентрациях быстрых протонов в звездных атмосферах литий достаточно быстро «выгорает». В спект­ре «старых» звезд линии лития благодаря этому либо вообще отсут­ствуют, либо представлены крайне слабо.

Дата добавления: 2014-01-07