稳定岛

更新时间:2022-06-30

稳定岛理论是核子物理中的一个理论推测,核物理学家推测具有“幻数”数目的质子和中子的原子核的化学元素特别稳定。假如这个猜测正确的话,那么特定的超铀元素的同位素比其它同位素要稳定,这些同位素的放射性衰变过程可能非常慢。

基本信息

中文名稳定岛
外文名Island of stability
释义有幻数数目的质子和中子的原子核
提出者3305235511384478947
性质物理理论

简介

稳定岛理论最初是格伦·西奥多·西博格提出的。他认为原子核中的核子与原子核外的电子一样是分布在不同的“壳”中的,实际上每个壳就是一组相近的量子能级。不同壳之间的能量的差别则比较大。假如一个原子核中的质子和中子正好填满一个壳的话,那么每个核子之间的结合能就最大,因此这个核就最稳定,这个核比其附近核子没有填满或超出一个壳的同位素要稳定。

饱和的壳的中子和质子数被称为“幻数”(也称为“魔数”),中子和质子数同时为幻数的原子核被称为“双幻核”。一个可能的中子魔数是184,可能的质子魔数是114、120和126,也就是说,Fl、Ubn和Ubh可能比较稳定。这些同位素至今为止未能被合成。但Fl的带有114个质子和少于184个中子的同位素比元素周期表中邻近的元素的同位素的衰变要慢得多。

处于稳定岛的元素非常可能依然是放射性元素,只是它们相对于其附近的同位素“比较稳定”,虽然有人怀疑有些同位素的半衰期可能大于一日或甚至更长,但也可能小于一秒,而在目前发现的元素中,Fl的半衰期为30秒,Cn的半衰期为11分钟,Lv的半衰期有0.05秒,跟附近的元素比起来是很惊人的。

幻数 (物理学)

幻数(英语:Magic Number)是指原子核中质子数中子数的某个特定数值。当质子数或中子数为幻数,或者二者取值均为幻数时,原子核会显示出较高的稳定性。

目前已经确认的幻数有:2、8、20、28、50、82、126(放射性超铀元素稳定岛)这七个幻数。(OEIS中的数列A018226)

自然界广泛存在的氦、氧、钙、镍、锡、铅元素的质子或中子数分别与2到82的幻数相对应。质子数为126的元素目前尚未发现。当原子核之质子数和中子数皆为幻数时,这样的情况称为双幻数。例如自然界存在质子数82、中子数126的铅同位素Pb,就具有双幻数,显得异常稳定。

一般认为,幻数的存在反映了原子核具有“壳层结构”。1949年德国物理学家迈耶和延森等人建立了原子核的壳层模型。当原子核中存在幻数时,核子以集体的形式充满了某个能级,没有核子向更高的能级跃迁,因此这些原子核相当稳定。

长期以来,物理学家们一直认为幻数是固定不变的。然而2000年5月日本物理学家发表论文称16有可能也是一个幻数,随后又发现,6、30、32也可能是新的幻数。2005年6月,英国和美国科学家发表论文称,人造放射性硅同位素Si的原子核稳定性很高,表明14可能也是一个幻数。

原子核物理学

原子核物理学(简称 核物理学,核物理或 核子物理)是研究原子核成分和相互作用的物理学领域。它主要有三大领域:研究各类次原子粒子与它们之间的关系、分类与分析原子核的结构并带动相应的核子技术进展。原子核物理学最常见的和有名的应用是核能发电的和核武器的技术,但研究还提供了在许多领域的应用,包括核医学和核磁共振成像,材料工程的离子注入,以及地质学和考古学中的放射性碳定年法

粒子物理学领域是从原子核物理学演变出来的,并且通常被讲授与原子核物理学密切相关。

参见

• 鉝

• 幻数 (物理学)


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