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Was macht ein radioaktives Element instabil?

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Haben Sie von Wittgensteins Leiter gehört? Der Erklärungsgrad hängt vom gewünschten Detaillierungsgrad ab Zum Beispiel kann man einem Zweijährigen sagen, dass sie aus dem Bauch von „Mama“ stammen, und das ist in Ordnung, es ist nicht falsch, und so wird die Leiter manchmal „Lügen für Kinder“ genannt. Also hier ist mein Start bei der ersten Sprosse 🙂

Neutronen sind außerhalb des Kerns instabil und können sich aufgrund ihrer Isospin -Eigenschaften. Isospin beinhaltet die Haupteigenschaft von Quarks, die als „Geschmack“ bekannt sind. Ein Proton hat einen entgegengesetzten Nettospin zu einem Neutron, aber diese Teilchen können über aneinander binden kurzreichweitige grundlegende Wechselwirkungen, die ihre Quarkstruktur und virtuelle Quark-Antiquark-Wechselwirkungen betreffen. In dieser Umgebung können Proton und Neutron als unterschiedliche Zustände desselben Teilchens behandelt werden. beide ändern den Charakter , das Neutron ist jetzt stabil und das Proton beginnt zu interagieren . Die Nettobindungskraft ist kürzer als die Ladungsabstoßungen, so dass sie im Wesentlichen „unter dem Radar“ sind.

Sie können darüber in diesem Wiki lesen: Isospin

Die Struktur ist komplexer als Elektronen um Atome, aber im Wesentlichen ist sie dieselbe Art der Schale Modell mit Knöpfen. Bei Elektronen um Atome muss man nur den konventionellen Elektronenspin berücksichtigen, der Kernspin wird weitgehend ignoriert. Aber mit Kernen ist das Problem mit vielen Körpern komplexer, mit Isospin- und Geschmackswechselwirkungen am wenigsten. Geschmackszustände können geändert werden, um das Drama zu verstärken, in die schwache Kraft einzutreten, und diese einzigartige Umgebung ist sehr probabilistisch , was zu unterschiedlichen Zerfallsmodi in verschiedenen Kanälen führt.

Die fundamentale starke Kraft ist die kurze Reichweite, aber sie erzeugt die gesamte Kernbindung, die einfach nicht zu den Ladungsabstoßungen mit größerer Reichweite bei großen Kernkraftwerken führt Größen. Wir können also sagen „Es sind die Entfernungen“, wie wenn wir sagen, dass das Baby aus dem Bauch der Mumie stammt, und hoffen, damit zufrieden zu sein.

Aber basierend auf den Kommentaren in Ihrer Frage möchten Sie die nächste Sprosse Sie möchten mehr über die Details der Instabilität auf dem Weg nach oben und die magischen Zahlen erfahren. Aber Sie sollten bereits erkennen können, dass es ein ziemlich lineares Gleichgewicht zwischen Neutronen und Protonen geben muss, das auf Isospin basiert Überlegungen. Dies ist nicht anders als in der Chemie, obwohl in diesem Fall die Clusterbildung in der Nähe der Linie auf elektronische Valenzenergie zurückzuführen ist.

Hier ist eine Version des Periodensystems, das ich auf einem Tablet erstellt habe! Energieclustering, was die Analogie ergibt:

Dies ist informativ, da es zumindest im Geiste mit den typischen nuklearen Stabilitätsdiagrammen verglichen wird Es ist unwahrscheinlich, von der Linie wegzukommen.

(Eine Randnotiz zur Stabilität, die vertikalen Banden, die in der Chemis als Oxidationsstufen bezeichnet werden Versuche werden wahrscheinlich besser als Energiegrenzen angesehen als Energietäler oder Hügel. Das Konzept der Stabilität in der Chemie ist relativ, Tango braucht normalerweise zwei, auch wenn es sich um eine thermische Umgebung handelt. Während Stabilität in der Kernphysik ein Effekt erster Ordnung ist, der durch die Zerfallswahrscheinlichkeit bestimmt wird. )

Leider zeigen die Kerne keine so offensichtliche Periodizität, aber das Prinzip der Belegungsgrenzen ist immer noch relevant. Ich bin sicher, dass jemand die Nuklearkarte und einige der Stabilitätsprinzipien detaillierter veröffentlichen wird. Es reicht jedoch zu sagen, ob ein Abklingmodus eine positive oder negative Ladung abgibt, hängt eindeutig davon ab, auf welcher Seite der Leitung Sie sich befinden.

Antwort

Die „Halbwertszeit“ ist nicht “ Dies bedeutet, dass sich das Atom immer wieder halbiert. Es bezieht sich auf die Gesamtpopulation der Atome: nach einer Halbwertszeit (6.000 Jahre im Fall von Kohlenstoff-14, 700 Millionen Jahre für U-235, bis zu Nanosekunden für sehr instabil Isotope) zerfällt die Hälfte der Atome in einer Probe. Nach zwei Halbwertszeiten zerfallen 3/4 der Atome. Nach drei verbleiben nur noch 1/8. Nach zehn Halbwertszeiten (60.000 Jahre im Fall von C14) ), nur ein Atom von tausend bleibt übrig, was es war.

Was nach dem Zerfall passiert, hängt davon ab, in was es zerfällt. Sie teilen sich nicht in zwei Hälften. Meistens gewinnen oder verlieren sie ein Proton oder Neutron. In Kohlenstoff 14 spaltet sich beispielsweise ein Neutron in ein Proton und ein Elektron (plus ein Neutrino). Es verliert nur ein winziges Stück seiner Masse, aber da sich die Anzahl der Protonen ändert, wird es stattdessen zu Stickstoff 14. Stickstoff 14 ist stabil: Er wird niemals zerfallen.

Die Masse geht nicht wirklich verloren.Es wird als Elektron und als Hochgeschwindigkeitsneutrino weggetragen. Die Masse dieser Teilchen und die Energie, die sie tragen (aus dem berühmten E = mc ^ 2), stimmen genau mit der Masse überein, die das zerfallende Atom verloren hat. s viel, viel weniger als die Hälfte; Das ist nicht das, was Halbwertszeit bedeutet.

Einige der Zerfallsprodukte sind selbst radioaktiv und zerfallen in eine stabile Form. Radioaktives Uran wird beispielsweise als Blei enden. es geht von 238 Atommasseneinheiten auf 207 (wieder mehr als die Hälfte). Der Rest wird durch die verschiedenen abgegebenen Teilchen erklärt, die ihren Weg durch das Universum gehen.

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