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.
Ukazuje se, zaplnění protonových neutronových slupek nastává při
celkovém počtu protonů nebo neutronů: 20, 28, 50, 82, 126 tato čísla byla nazvána magická čísla. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
µN µB.
Nukleony jsou fermiony, takže každé slupce může nacházet určitý maximální počet nukleonů, souvislosti s
Pauliho výběrovým pravidlem pro obsazení uzavřených slupek *); protonové neutronové slupky zaplňují nezávisle. Nejjednodušším prvkem vodík 1H1 (hydrogenium), jehož jádro sestává jen jediného
protonu p+, kolem něhož obíhá jediný elektron e−.
Slupka maximálním obsazením nukleonů představuje mimořádně stabilní jádro, analogicky jako atom úplně
zaplněnými elektronovými hladinami. Vzhledem krátkému dosahu silné jaderné interakce možnost extrapolace magických
čísel supertěžká jádra již nepravděpodobná; taková jádra budou vysoce nestabilní vůči α-rozpadu spontánnímu
štěpení. Posledními stabilními jádry jsou olovo 208Pb82
a vizmut 209Bi83; všechna těžší jádra jsou již radioaktivní dostáváme postupně oblasti
jader uranových (235,238U92 další isotopy) transuranových (plutonium, americium, kalifornium,
http://astronuklfyzika., železo 56Fe26, . závislosti jaderné interakce vzájemné orientaci spinu orbitálního momentu
nukleonu. Např.... Dalším
důležitým lehkým jádrem hélium 4He2 obsahující dva protony dva neutrony (existuje i
nepatrné množství 3He)..
Slupkový model (zvláště jeho zobecněné varianty mnohočásticový kolektivní slupkový model) vystihuje řadu
dalších experimentálně zjištěných vlastností atomových jader, jako jsou magnetické elektrické momenty,
deformace jader, jejich kvadrupólové momenty. Největší stabilitu vykazují
"dvojnásobně magická" jádra, nichž jak počet protonů, tak neutronů odpovídá magickým číslům.10.RNDr. Žádné takové "supertěžké prvky" nebyly
nalezeny ani přírodě (ve vesmíru), ani nepodařilo vytvořit uměle pomocí jaderných reakcí (viz §1. pozemské přírodě se
vyskytuje 340 nuklidů 270 stabilních radioaktivních.htm (52 58) [15. Posledním stabilním dvojnásobně magickým
jádrem olovo 208Pb82 Z=82, N=126. Vedle vodíku 1H1
(nejrozšířenější prvek vesmíru), jehož stabilita dána stabilitou protonu, dvojnásobně magickým jádrem hélium
4He2 Z=2, N=2, které druhým nejrozšířenějším prvkem vesmíru. Vyjmenujme některá důležitá konkrétní
jádra prvků. Byla
vyslovena hypotéza, oblasti supertěžkých transuranů mohla vyskytovat dvojnásobně magická jádra,
představující jakýsi "ostrov stability" mezi těžkými radioaktivními jádry..2008 12:13:17]
..3 "Jaderné
reakce", část "Transurany").
*) Pro správné rozložení obsazení slupek protony nebo neutrony potenciálové jámě jádra bylo třeba zavést přídavný
potenciál odpovídající spin-orbitální vazbě, tj. jádra magickým počtem neutronů mají mnohonásobně nižší účinný průřez pro záchyt neutronů
než ostatní srovnatelná jádra.me/mp, kde Bohrův magneton, hmotnost elektronu hmotnost protonu.
Z dalších význačných jader můžeme jmenovat uhlík 12C6, dusík 14N7, kyslík 16O8, sodík 13Na11, síru
33S16, .. Čím těžší jádro, tím více různých isotopů, nichž
jen některé jsou stabilní, ale většina radioaktivních.
Různorodost atomových jader
V současné době známo více asi 2600 druhů různých jader, lišících sebe počtem protonů
nebo neutronů. Magnetické momenty
jader jsou obecně podstatně menší než atomů.
Jádra prvků magickým počtem protonů nebo neutronů přírodě vyskytují nejčastěji vynikají též velkou
stabilitou. toho stabilních jader 270, ostatní jádra jsou radioaktivní., zlato 197Au79 atd. Vysvětluje tak, záchyt neutronu jádře magickým počtem neutronů méně
energeticky výhodný, protože zachycovaný neutron musí obsadit novou vyšší slupku. Všechna těžší jádra oblasti uranů transuranů jsou již radioaktivní. Přidáním jednoho neutronu vzniká jádro těžkého
vodíku 2H1 deuteria. Nejtěžším isotopem vodíku tritium 3H1, obsahující proton neutrony;
dva neutrony jeden proton jsou zde však "trochu moc", rovnovážná konfigurace porušena a
tritium 3H1 již radioaktivně rozpadá (rozpadem poločasem 12,6 let hélium 3).cz/JadRadFyzika.
Některé vlastnosti jádra proto periodicky závisejí podobně jako vlastnosti atomů periodicky zavisejí Z
