Jądro
Wyspa stabilno
ś
ci - poszukiwanie nowych j
ą
der
W naturze występują 94
pierwiastki chemiczne - od
wodoru (który ma w jądrze
jeden proton) do plutonu (94
protony).
Pozostałe
pierwiastki,
które
dzisiaj
znamy,
nie
występuje
nigdzie na Ziemi. Naukowcy
otrzymali je w laboratorium
w sposób sztuczny. Niestety
okazało się, Ŝe kolejnych
nowych pierwiastków nie da
się juŜ tak łatwo wytwarzać - im większe jądro, tym jest mniej trwałe. Większość rozpada się po
przeŜyciu zaledwie milisekund. Numer 112 (jeszcze nie nazwany) naukowcy uzyskali w
laboratorium na zaledwie 280 mikrosekund. KaŜdy następny pierwiastek z tablicy Mendelejewa
ma większe jądro, a w jego wnętrzu więcej protonów i neutronów. Protony obdarzone są
ładunkiem dodatnim. Zgodnie z prawem Coulomba ładunki o tym samym znaku się odpychają.
KaŜde jądro atomowe powinno się więc rozpaść. Na szczęście tak się nie dzieje. Natura wymyśliła
bowiem, Ŝe unikające siebie z daleka protony, kiedy znajdą się bardzo, bardzo blisko siebie -
przyciągają się. Dodatkowym "lepiszczem" jądra są jeszcze neutrony, cząstki pozbawione ładunku
elektrycznego, które nie odpychają się ani z protonami, ani ze sobą nawzajem, tylko sklejają
jądro w całość. Jak jednak wytłumaczyć fenomen; Ŝe jądra niektórych atomów są trwalsze od
pozostałych?
Według współczesnej teorii jądro atomowe moŜna wyobraŜać sobie jak cebulkę. Nukleony (czyli
protony i neutrony) zapełniają w jądrze kolejne warstwy - powłoki. Tak samo zresztą kolejne
powłoki wypełniają elektrony. które obiegają jądro atomu. Na kaŜdej powłoce moŜe się zmieścić
tylko określona liczba protonów oraz neutronów ani trochę więcej. Okazuje się, Ŝe najtrwalsze są
jądra tych pierwiastków, których powłoki są zapełnione całkowicie. Fizycy mówią o nich, Ŝe mają
magiczną liczbę nukleonów. Takimi magicznymi liczbami są: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 oraz
najprawdopodobniej 184.
Magiczną liczbę protonów, mają: np.; hel (2 protony), tlen (8 protonów), wapń (28 protonów),
cyna (50 protonów) i ołów (82 protonów). Ołów jest najcięŜszym ze znanych pierwiastków, który
jest podwójnie magiczny, tzn. oprócz magicznej liczby protonów: (82) ma takŜe magiczną liczbę
neutronów (126). Następnym podwójnie magicznym pierwiastkiem jest pierwiastek 114, w
którego jądrze znajduje się 114 protonów oraz 184 neutrony.. Teoretycy wyliczyli, Ŝe w ich
okolicach będzie nawet coś, co nazwać moŜna wyspą stabilności - pierwiastki zamiast rozpadać
się w okamgnieniu, będą Ŝyć latami. W lutym 1999 roku rosyjskim fizykom w Dubnej udało się
otrzymać jądro zawierające 114 protonów i mające czas połowicznego rozpadu aŜ pół minuty.
Otrzymany izotop miał jedynie 175 neutronów, a więc zabrakło mu dziewięciu neutronów, by
osiągnął magiczną ich liczbę i być moŜe zyskał jeszcze większą trwałość.
Kolejna wyspa stabilności powinna, tkwić wokół pierwiastka nr 126 Za pierwiastkiem 126 jest
otchłań nieznanego oceanu. Teoretyczne modele tam zawodzą i nie dają Ŝadnych sensownych
podpowiedzi. Niektórzy spekulują, Ŝe kresem tablicy Mendelejewa jest pierwiastek nr 200.
Większa liczba protonów w jądrze doprowadziłaby do wychwycenia elektronów na najbliŜszych
orbitach, zapadnięcia się i katastrofy całego atomu. Z niej powstałoby jądro o mniejszej liczbie
protonów.
Atomy egzotyczne
Atom wodoru składa się z jądra (w zwykłym wodorze jest to proton) i elektronu krąŜącego wokół
jądra. Jeśli jądro zostanie zastąpione cząstką elementarną, naładowaną dodatnio to powstanie
układ związany cząstki dodatniej i ujemnego elektronu. Przykładem takiej cząstki jest pozytonium
(e
+
e
-
) - układ pozytonu e
+
i elektronu e
-
. Co prawda po spotkaniu się cząstki z antycząstką
następuje anihilacja. Jednak często powstaje związany układ dostatecznie długo Ŝyjący. Średni
czas Ŝycia pozytonium zaleŜy od wzajemnego usytuowania spinów elektronu i pozytonu. Gdy
Page 1 of 2
Wyspa stabilności - poszukiwanie nowych jąder
2008-03-29
http://www.fizyka.net.pl/struktura/struktura_j4.html
