Ядроның қабықтық моделі

Ядроның қасиеттерінің периодтық сипаты атомның периодтық қасиеттеріне ұқсас. Ол ядроға да атом сияқты, кабықтық құрылым тән шығар деген пікір туғызады. Бұл пікірді басқа да тәжірибелік мәліметтер қолдайды. Төменде осы ядроның кабықтық құрылымына меңзейтін кейбір мәліметтер беріледі.

А. Байланыс энергиясының өзгеру заңдылықтары. Ядроның нықтығын оның меншікті байланыс энергиясы сипаттайды. Нық ядроларға байланыс энергиясының ең үлкен мәні (көршілермен салыстырғанда) тән. Оларға үстеме қосылған нуклондардың байланысы әлсіз болуы тиіс (оған қосымша нуклонның байланыс энергиясы тым аз).

ядроларын қарастырайық. Олардың әрқайсысы оның алдындағыға бір нуклон қосу арқылы алынады. Соңғы үш ядро үшін нуклонды байланыстыру энергиясы 2.2, 5.5 және 20.6МэВ, яғни ядросына жақындағанда күрт өседі.

Егер осыны әрі қарай жалғастырып ядросына бір протон немесе нейтрон қоссақ, қосылу энергиясы теріс,сәйкес туынды ядро нық емес болады. Демек 2 протон мен 2 нейтроннан тұратын, қос киелі ядро, ядросы көрші ядроларға қарағанда өте нық. Радиоактивтік ыдыраудың қатарында альфа-ыдыраудың болуы да, ядросының нықтығын дәлелдейді.

Басқа жұп-жұп ядролар үшін зерттеулер де киелі ядролардың ерекше нықтығын дәлелдейді.

Б. Изотоптардың таралуы. Нуклондардың киелі саны тән ядролардың ерекше нықтығын ондай ядролардың табиғатта көбірек таралуы да қостайды. Оған бірнеше мысал келтірейік.

1.Атомдық номері Z=А/2 ең ауыр ядро, қос киелі ядро . Оның кальцийдің табиғи қоспасындағы үлесі 97%. Оған көршілес жеңіл Z=А/2 ядроның салыстырмалы таралуы 0,3% қана, ал көршілес Z=А/2 ауырырақ ядро табиғатта кездеспейді.

2.Нейтрондардың берілген (А-Z) саны тән изотоптардың табиғатта, әлбетте, екеу-үшеуі ғана кездеседі. А-Z=20 үшін олардың саны беске ,А-Z=50 үшін алтыға, ал А-Z=82 үшін жетіге дейін көбейеді.

3.Бір элеметтің изотоптарының ішінде, әлбетте, массалық саны орташа изотоп ең көп таралған. Олардан А-Z=50 немесе А-Z=82 изотоптар ерекше бөлінеді.

4.Табиғатта ең көп изотопы (он) бар элемент , оның ішінде 3 изотоптың массалық саны тақ.

В. Альфа- және бетта-ыдырау заңдылықтары.

1.Табиғатта кездесетін үш радиоактивті қатардың үшеуі де, қорғасынның изотоптарымен (Z=82) аяқталады. Табиғатта кездесетін Z≤82 ядролардың барлығы дерлік нық.

2. Жартылай эмпирикалық формулаға сәйкес альфа-ыдырау энергиясы Z өскенде өсуі керек. Тәжірибелер полоний (Z=84) ядроларының шығаратын альфа-белшектерінің энергиясының одан ауыр ядролар шығаратын бөлшектердің энергиясынан артық екенін көрсетеді.

3.Полонийдің екі изотопы , ұзын жолды α-бөлшектер шығарады. Жалпы энергиясы ең үлкен альфа-бөлшектерді А-Z=128, Z=84, А-Z=84 ядролар шығарады. Олар ыдыраудан кейін А-Z=126, Z=82, А-Z=82 ядроларына өтеді. Мысалы, Менделеев таблицасының ортасыңда жататын неодимнің изотоптарының біреуі ( ) альфа-радиоактивті.

Оның жартылай ыдырау периоды 5*1015 жыл, ал ол шығаратын а-бөлшектердің ең үлкен энергиясы 1,8МэВ.

4. Сол сияқты киелі ядроларға ыдырайтын ядроларға бета-ыдырау энергиясының ең үлкен, ал киелі ядролардың бета—ыдырауына ең кіші мәндері тән.