Распространенность ядер в природе

Впервые в 1914 г. и 1918 г. два ученых - Г. Оддо и В. Гаркинс - обратили внимание на преимущественную распространенность эле­ментов с четным порядковым номером.

А. Е. Ферсман, использовав старые представления Л. Мейтнер о существовании так называе­мых гелиогрупп, подсчитал, что распространенность изотопов в при­роде подчиняется закону кратности четырем (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Распространенность изотопов первых 28 элементов таблицы Д. И. Менделеева (по А. А. Сауков, 1975у)

Более дробная классификация ядер в зависимости от симметрич­ности их строения приведена в табл. 1.2.

Таблица 1. 2

Статистика атомных ядер(Войткевич, 1990)

Максимальная распространенность свойственна изотопам, глав­ным образом, с четным числом нейтронов и протонов, т. е. с атомным весом, кратным четырем (4g). В качестве примера можно привести весьма характерную распространенность изотопов стронция и свин­ца: Sr⁸⁴ - 0,56%, Sr⁸⁶- 9,86%, Sr⁸⁷ -7,02%, Sr⁸⁸ - 82,56%, Pb²⁰⁴ - 1,4%, Pb²⁰⁶ - 24,70%, Pb²⁰⁷ - 21,16%, Pb²⁰⁸ - 52,74%. В. В. Чердынцев обратил внимание на то, что с увеличением порядкового номера элементов отношение распространенностей четных и нечетных ядер убывает (табл. 1.3).

Таблица 1. 3

Отношение распространенностей четных и нечетных ядер в зависимости от атомного веса (по В. В. Чердынцеву)

Ядро любого атома может быть подвержено воздействию прони­кающего космического излучения, представляющего собой частицы большой энергии, протоны, нейтроны, перемещающиеся со значи­тельной скоростью.

При бомбардировке ядра медленными нейтронами образуется новый изотоп и выделяются гамма-кванты. Если же частица отли­чалась достаточно большой энергией, например 1000 Мэв, то она может выбить из ядра несколько нуклонов и привести к превраще­нию его в атом другого элемента либо просто его разрушить.

В 1919 г. Э. Резерфорд, используя в качестве источника частиц альфа-излучение радия, впервые осуществил ядерную реакцию:

С подобными явлениями связан дефицит некоторых элементов, отличающихся исключительной неустойчивостью при облучении их быстрыми протонами, обладающих большим поперечным сече­нием захвата – это литий , бериллий, бор (Тугаринов, 1978).

Например, это свойство используется при поисках месторожде­ний бора: по изменению интенсивности нейтронного потока в поро­дах, измеряемого специальной аппаратурой, судят о содержании в них бора.

Аналогично по концентрации лития в звездах делают вывод о возрасте звезд. При высоких концентрациях быстрых протонов в звездных атмосферах литий достаточно быстро «выгорает». В спект­ре «старых» звезд линии лития благодаря этому либо вообще отсут­ствуют, либо представлены крайне слабо.