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β-stability,在核素圖(以質子數Z為橫軸,中子數N為縱軸)上穩定核素排列而成的曲線。根據經驗分析,β穩定線上穩定核素的A和Z0滿足即隨著核質量數A增大,β穩定線逐漸偏離坐標軸對角線,到一定程度,β穩定線中止。這一特徵可從泡利不相容原理和庫侖排斥作用來理解。當A≤40時 ,庫侖排斥作用較小,而中子和質子都是費米子,按泡利原理,每個能態只能存在一個中子和一個質子,中子數和質子數有趨於相等傾向,以達相互作用最強最佳並對結合能作出最大貢獻。理論預言,排列在β穩定線兩側不穩定放射性核素可有5000~6000種。

1定義

原子核中的質子數用Z表示,它等於核外的電子數,也等於該元素的原子序數。因為原子核所帶的正電荷為Ze,所以Z也叫做原子核的電荷數(charge number)。原子核所含的中子數N表示。核中質子數Z和中子數N之和Z+N = A稱為原子核的質量數(mass number)。具有相同的質子數Z、相同的中子數N、處於相同的、壽命可測的能態的一類原子稱為核素(nuclide)。
若將所有核素排列在一張以N為橫坐標、以Z為縱坐標的圖(核素圖)上,可以發現,穩定核素幾乎全部位於一條光滑的曲線或緊靠該曲線的兩側。這條曲線稱為β穩定線

2性質簡介

隨著Z的增大,質子的電斥能與Z(Z-1)成正比而增加得很快,需要額外的中子抵消庫侖排斥作用 。到A≥200時,N/Z≈1.5,這種核素會發生a衰變或自發裂變,穩定核素不復存在,β穩定線中止。1966年理論預言在穩定線前端 Z=114 ,N=184附近可能存在半衰期為108年的穩定核素,至今尚未觀測到。
在β穩定線兩側不遠的核素為不穩定的放射性核素,一邊是Z<Z0,質子數短缺,中子數相對過剩 ,稱為豐中子核素,它們通過β-衰變向β穩定線靠攏;另一邊Z>Z0,中子數短缺,稱為缺中子核素,它們通過β+衰變或電子俘獲向β穩定性靠攏。

3產生核素

理論上預言,排列在β穩定線兩側不穩定的放射性核素總共可有 5000~6000種 ,已發現和人工製造出來的達2000多種。產生這些核素的方法有:重離子核反應(見重離子核物理),高能粒子引起的散裂反應(見中高能核物理)和原子核裂變等。帶電粒子核反應,主要是重離子反應,產生的一般是缺中子核素;而裂變產生的是豐中子核素。由於這些核素的壽命非常短,需要用一些特殊的技術和設備,例如在線同位素分離器,來對它們進行分離和研究。

4獨特性質

遠離β穩定線核素具有一系列獨特的性質。它們的中子質子比異常,有的核子結合能很小,還有新的衰變方式,如高能β衰變、β延遲粒子發射、β延遲裂變等(見 β衰變)。這些新現象的研究和探索,將有助於檢驗和發展現有原子核理論,特別是核結構理論。某些新的核素還可能具有實用價值。。
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