V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Vlevo: Příklad příčného řezu údolím nuklidů.2.1. této křivky vidíme, nejsilněji vázaná
jádra mají prvky skupiny železa, která jsou nejstabilnější tvoří nejhlubší "dno" údolí nuklidů, zatímco
lehká těžká jádra mají vazbové energie menší.htm (35 36) [15.
http://astronuklfyzika.8 vpravo). Jelikož
každý nukleon jádře vázán jakési potenciálové jámě, vynášíme tuto vazbovou energii směrem
dolů. Vpravo: Podélný řez údolím nuklidů nejhlubším místě
(odpovídajícím relativně nejstabilnějším jádrům). Analogicky tomu jader nadbytkem
neutronů, kde β−-rozpad přemění neutron proton, který obsadí volnou protonovou hladinu nižší energií.9.10. Jádra přebytkem protonů (vlevo) nebo přebytkem
neutronů (vpravo) mají nadbytečnou energii *), kterou snaží zbavit nebo rozpadem.RNDr. Pokud jádře nadbytek protonů nad neutrony, budou zaplňovat protony poněkud vyšší
energetické hladiny než neutrony.1.
*) Tato energetická bilance dobře vysvětlit slupkovým modelem struktury atomového jádra, diskutovaným v
předchozím §1.1.3.2. Vzniká tak trojrozměrná tabulka nuklidů, mající tvar jakéhosi "údolí nuklidů" táhnoucího se
diagonálně souřadnicovou sítí (obr.2). Touto křivkou budeme podrobně zabývat v
následujícím §3.
Zajímavý podélný řez údolím nuklidů nejhlubších místech obr. 1. patrné, "padání dnu údolí radionuklidů" v
podélném směru možné dvou směrech: Slučováním lehkých jader těžší (jaderná fúze,
termonukleární reakce), nebo rozpad (α) štěpení těžkých jader jádra lehčí *); obou těchto
případech dochází uvolňování jaderné energie.3 souvislosti jadernou energií, kde překreslíme obrácené formě (viz obr.
Obr.2 Radioaktivita
Při výkladu mechanismů jednotlivých typů radioaktivity jsme viděli, stabilitě nestabilitě jader
rozhodují dva vzájemně související faktory: počet protonů neutronů vazbová energie jádra.2.9 vpravo. Tyto skutečnosti jsou jasně vidět na
příčných řezech údolím nuklidů, kde jsou jádra stejným počtem nukleonů (izobary) levá část
obr.
Nejstabilnější jádra leží "dně" tohoto údolí radionuklidů vazebná energie jejich nukleonů je
největší.2.1. Tímto podélným
řezem dostaneme křivku závislosti vazbové energie (na jeden nukleon) nukleonovém čísle pro
relativně nejstabilnější jádra, tj. "levém svahu" údolí nuklidů jsou jádra bohatá protony (označuje někdy jako
"protonový svah"), která rozpadají β+-radioaktivitou, "pravém svahu" nacházejí jádra převahou
neutronů ("neutronový svah"), rozpadající β−-radioaktivitou. Nejstabilnější jádra jsou dně údolí. Jádro pak může přejít stavu nižší energií tak, proton přemění β+-přeměnou
na neutron, který přejde volnou neutronovou hladinu nižší energií.1.2008 12:13:25]
. Proto jsou
jádra protonovém neutronovém "svahu" β-radioaktivní. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.9. Řezy "údolím nuklidů" trojrozměrné tabulce dávají názornou představu energetické bilanci vazby
atomových jader.cz/JadRadFyzika2. Ještě
názornější obraz vlastnostech jader tedy dostaneme tak, pro každé jádro třetího rozměru
(kolmo nákresně) mapy nuklidů vyneseme střední vazbovou energii jádra jeden nukleon. jádra vyskytující přírodě.1
