Насколько я понимаю, количество протонов в ядре ограничено, потому что кулоновские силы растут быстрее с количеством протонов, чем ядерные силы. Таким образом, распад альфа/кластера ограничивает размер в этом случае.
Но почему у нас не может быть нуклидов с очень большим количеством нейтронов? Ограничено ли это бета-минус-распадом?
Простое ядро, содержащее нейтроны, может быть одним нейтроном. Но нейтроны нестабильны (в одиночку они распадаются на протон + электрон, «бета-распад», с периодом полураспада около 10 минут). Таким образом, можно ожидать, что ядро, богатое нейтронами, будет нестабильным и приведет к образованию ядра с дополнительным протоном после бета-распада.
Углерод-14, например, распадается до азота-14 через несколько тысяч лет в результате бета-распада.
Однако внутри ядра распад нейтрона менее вероятен из-за включения этого нейтрона в смешанные волновые функции других протонов и нейтронов. Вот почему скорость распада углерода-14 гораздо ниже, чем у одного нейтрона.
Если существует предел количества ядерных протонов, из этого следует, что нейтроны (чтобы соответствовать модели ядерной оболочки) связываются с некоторым количеством протонов, чтобы оставаться стабильными. На основе оболочки за оболочкой протонный компонент в конечном итоге будет израсходован, и следующая оболочка, состоящая только из нейтронов, распадется.
Ответ - силы. Ядерная сила, остаточная сильная сила, удерживает вместе нейтроны и протоны в ядре. Теперь сильная сила имеет ближний радиус действия. На самом деле, в очень коротком масштабе он становится отталкивающим (это удерживает нейтроны друг от друга), а после определенного расстояния становится притягивающим (это удерживает их все еще близко в ядре).
Теперь, если у вас будет все больше и больше нейтронов, они будут стремиться распасться на протоны, потому что они довольно нестабильны. Так что в вашем богатом нейтронами ядре должны быть и протоны. Это немного сложнее, потому что изоспины нейтрона и протона дополняют друг друга и добавляют дополнительную силу, удерживающую ядро вместе.
Таким образом, в ядре действуют три силы, удерживающие его вместе:
остаточная сильная сила, удерживающая нейтроны и протоны вместе
изоспиновая связь делает ядро с нейтронами и протонами более стабильным (чем только нейтроны)
ЭМ-сила удерживает протоны друг от друга
Теперь устойчивость вашего ядра будет зависеть от этих сил, пока они уравновешиваются, оно будет устойчивым.
Проблема в диапазоне этих сил. ЭМ-сила отталкивает протоны и удерживает их друг от друга, но сильная сила имеет относительно небольшой радиус действия.
Когда вы добавляете все больше и больше нейтронов, вы будете расти в размерах. Это потому, что сильная сила отталкивает на очень коротких масштабах. Это также разделяет нейтроны и протоны. И ЭМ-сила также удерживает протоны друг от друга.
Поэтому, когда вы увеличиваетсяе в размерах, ядро становится больше, и остаточная сильная сила через некоторое время не сможет уравнять электромагнитное отталкивание. После того, как вы добавите от 118 до 150 нейтронов (и протонов, необходимых из-за изоспина), ядро развалится.
Билл Н
dmckee --- котенок экс-модератор
пользователь1583209
пользователь4552