Возможно ли, что каждый отдельный изотоп является радиоактивным, а изотопы, которые мы называем стабильными, на самом деле нестабильны, но имеют чрезвычайно длительный период полураспада?

Если протоны распадаются, то то, что вы говорите, верно: все атомные ядра действительно нестабильны, а так называемое «стабильное» ядро ​​просто имеет слишком большой период полураспада, чтобы можно было наблюдать его распад.

Наиболее прочно связанным ядром является$^{62}$Ni с энергией связи на нуклон 8,79 МэВ [ источник ], что составляет менее 1% массы нуклона. С другой стороны, распад протона в результате такого процесса, как

приводит к потере большей части массы протона. Итак, если протон может распадаться, то совершенно ясно, что атомное ядро ​​всегда имеет гораздо большую массу, чем гипотетическое конечное состояние, в котором распались некоторые или все протоны. Другими словами, если нейтроны не распадаются внутри «стабильных» атомных ядер из-за энергии связи ядра, то протоны не могут быть так защищены, потому что их распад был бы гораздо более энергетически выгодным (чем распад нейтрона на протон).

Насколько мне известно, вопрос о том, распадаются ли протоны, до сих пор не решен.

Если протоны не распадаются, то$^1$Ядро H по определению стабильно, поэтому существует по крайней мере одно стабильное ядро.

Теперь вам может быть интересно, как мы можем установить, что ядро ​​стабильно (при условии отсутствия распада протона). Мы делаем предположение, что энергия сохраняется, и ядро ​​невозможно создать, если в системе недостаточно энергии для восполнения ее массы покоя. Учитывая это предположение, скажем, у нас есть ядро. Если известны массы основных состояний всех ядер с равным или меньшим числом нуклонов, то можно исключить возможность существования состояния, в которое может перейти данное ядро ​​с меньшей полной массой. Это, в свою очередь, гарантирует стабильность данного ядра, поскольку оно не может распасться в конечное состояние с большей массой без нарушения закона сохранения энергии. В качестве простого примера рассмотрим дейтрон,$^2$H. Его минимально возможные продукты распада будут:

1. протон плюс нейтрон;
2. два протона (плюс электрон и электронное антинейтрино)
3. два нейтрона (плюс позитрон и электронное нейтрино)
4. дипротон (плюс электрон и электронное антинейтрино)
5. динейтрон (плюс позитрон и электронное нейтрино)

Но все эти состояния имеют большую массу, чем дейтрон, поэтому дейтрон стабилен; у него нет канала распада.

Конечно, вы можете задаться вопросом, существуют ли возможные дочерние ядра, массы которых нам неизвестны, потому что мы их никогда не наблюдали. Мог бы, скажем, "стабильный"$^{32}$S распадается на$^{16}$P (с 15 протонами и 1 нейтроном) и$^{16}$H (с 1 протоном и 15 нейтронами)? Ведь мы не знаем массы этих гипотетических ядер. Но если ядра, расположенные так далеко от линии капельного полива, на самом деле имеют массы, достаточно низкие для того, чтобы это произошло, тогда должна существовать какая-то радикально новая, неизвестная ядерная физика, которая позволила бы этому произойти. В рамках чего-либо, отдаленно похожего на существующие модели, это просто невозможно.

Мы никогда ни в чем не уверены на 100%. Научный метод фальсифицирует неправильные теории, но не проверяет те, которые мы в просторечии называем « правильными» или «истинными» .

Если завтра мы обнаружим распад нормального атома кислорода, нам придется разработать новые теории, объясняющие это.

Но мы не ожидаем , что вещи, которые мы называем стабильными, когда-либо разрушатся (поэтому они и называются стабильными). Мы никогда не видели , как они разлагаются, и мы — в рамках теорий, которые в настоящее время принимаем за истину — не видим, как они могли разлагаться. Поскольку эти теории хорошо зарекомендовали себя в других случаях, нет причин не доверять им в данном случае (до тех пор, пока не появятся доказательства того, что они действительно ложны).

В качестве примечания: теллур-128 — это просто нуклид с самым длительным периодом полураспада, который мы когда-либо наблюдали . Есть и другие, считающиеся нестабильными с гораздо более длительным периодом полураспада, которые «наблюдательно стабильны» в том смысле, что мы никогда не наблюдали их в достаточном количестве и продолжительности, чтобы увидеть их распад.

Что касается одного элемента, это действительно произошло.

Природный висмут содержит около 100 % ²⁰⁹ Bi , что не имеет очевидных признаков радиоактивности.

Но оказалось, что весь существующий висмут радиоактивен .

Ранее предполагалось, что изотоп 209 нестабилен, но это было экспериментально подтверждено совсем недавно, в 2003 г., когда было обнаружено, что период полураспада составляет 1,9 × 10 ^{19 лет} (обратите внимание, что это значительно больше, чем возраст известной Вселенной). Все остальные изотопы тоже нестабильны.

Поскольку период полураспада очень велик, а это означает, что за время распадается относительно очень мало атомов, висмут по-прежнему стабилен для всех практических целей .

Например, я не боюсь 200 г висмута, который держу в левой руке.

Строго говоря, нет.

Ядро водорода содержит только один протон, распадаться там нечему, кроме самого протона, и мы не знаем, распадаются ли протоны вообще.

Даже если бы мы знали, что любой другой изотоп любого элемента может распасться, это не изменило бы знание того, могут ли распадаться все изотопы.