Warum gibt es keine stabilen Isotope mit einer Atommasse von 5 oder 8?

Eines der Dinge, denen ich auf meinen Reisen begegnet bin, ist die Masse-5-Straßensperre . Rod Nave schreibt darüber auf seiner ausgezeichneten pädagogischen Hyperphysik- Website:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Helium-4-Kern oder Alpha-Teilchen mit einer Masse von 4 ist besonders stabil. Aber es gibt kein stabiles Isotop mit einer Masse von 5. Helium-5 ist nicht stabil, Lithium-5 auch nicht . Sie zerfallen fast sofort. Lithium-6 hingegen ist stabil, hat aber eine geringere Bindungsenergie als Helium-4, was relevant klingt. Etwas anderes, das relevant klingt, ist, dass Lithium-7 auch stabil ist, aber Lithium-8 nicht, und Beryllium-8 oder Bor-8 auch nicht. Die 64.000-Dollar-Frage ist, warum?

Warum gibt es keine stabilen Isotope mit einer Atommasse von 5 oder 8?

Denken Sie an die magnetischen Dipolmomente (allgemein als Eigenspin bezeichnet) der beteiligten Protonen und Neutronen. Sowohl zwei als auch acht des Themas befinden sich in perfektem Gleichgewicht, siehe Symmetrien in Atomorbitalen , was auch für die magnetischen Dipolmomente im Kern gilt.
Es ist nicht ratsam, eine Antwort zu akzeptieren, wenn Sie nicht glauben, dass sie Ihre Frage beantwortet hat, da dies (zu Recht oder zu Unrecht) andere davon abhält, eine Antwort zu posten.

Antworten (1)

Die extreme Stabilität von He-4.

Schauen Sie sich die Zerfallsmodi der Acht an und sie erzeugen zwei Alphas und wandeln bei Bedarf ein Neutron / Proton in ein Proton / Neutron mit einem geeigneten Beta-Zerfall um.
Die Produktion von zwei Alphas ist energetisch günstig.

Li-6 und Li-7 fehlen Nukleonen, um zwei Alphas zu bilden.

Li-5 stößt ein Proton aus und He-5 stößt ein Neutron aus, um He-4 zu bilden.

Mehr über 5 in LubošMotls Antwort.

Ich kann mich irren, aber ich vermutete, dass John sich fragen würde, warum er so viel stabiler war als Isotope der Massen 5 und 8.
@RobJeffries Erklärt das nicht das Shell-Modell des Kerns? Die 1s-Orbitale für Neutronen und Protonen sind voll und das Hinzufügen eines weiteren Nukleons ist energetisch ungünstig?
Dann ist das vielleicht die Antwort.
@Rob Jeffries: Ich denke, das Schalenmodell ist sicherlich ein Versuch einer Antwort, aber IMHO ist es nicht zufriedenstellend. Elektronen in der 1S-Atomhülle des Heliumatoms sind da, weil der Kern dort ist. Daran sind sie gebunden. Die 4 Nukleonen des Kerns sind miteinander verbunden. Motls Antwort ist so etwas wie eine Nicht-Antwort, weil er nicht auf den Grund eingeht, warum ein 5. Nukleon sich nicht den anderen 4 anschließen kann.
Wegen magischer Zahlen und dergleichen - die Details der starken Kernkraft. Die Protonen und Neutronen sind stabiler, wenn sie in einer geschlossenen Schale gepaart sind. Das zusätzliche Proton oder Neutron wird nicht gebunden. Sie sollten Ihre Frage besser so überarbeiten, dass Sie sagen, dass Sie wissen, dass eine Antwort auf einer Ebene darin besteht, dass die 5- und 8-Isotope energetisch ungünstig sind, aber sagen Sie, dass Sie wirklich wissen möchten, warum das der Fall ist. @ JohnDuffield
@ Rob Jeffries: Es kann schwierig sein, eine Frage richtig zu formulieren. Vor allem, wenn es um die Kernkraft geht, die ein bisschen ein Problembereich zu sein scheint. Ich werde über eine Überarbeitung nachdenken oder eine andere Frage stellen.
Farcher Ich glaube, Ihre Antwort sagt nicht genug aus, und die von Motl auch nicht. Aber da es die einzige Antwort ist, bekommst du das Häkchen.
Warum gibt es keine stabilen Isotope mit einer Atommasse von 5 oder 8?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v