Was ist das stabilste Nuklid einer Isobaren?

Aus der halbempirischen Massenformel ergibt sich die Masse eines Atomkerns

M ( A , Z ) = Z M P + ( A Z ) M N E B ( A , Z ) C 2
Mir wurde (zunächst) gesagt, dass dies für eine bestimmte Massenzahl gilt A , das stabilste Nuklid der Isobaren ist das mit der kleinsten Masse. Dann sollte es die mit der Protonennummer sein Z so dass
M ( A , Z ) Z = 0
dh
M P M N 1 C 2 E B ( A , Z ) Z = 0
aber dann hatte ich einen Test, bei dem der Professor nach der stabilsten Isobaren fragte und er argumentierte, dass dies diejenige sei, für die die Bindungsenergie am höchsten sei, was nur das bedeutete Z erfüllt
E B ( A , Z ) Z = 0
Also habe ich mich im Test geirrt. So oder so ist der Unterschied nur eine (kleine) Konstante, also die Werte Z beide sagen voraus, dass sie für niedrige Werte ungefähr gleich sind A . Lass mich anrufen Z M die man durch Minimierung erhält M Und Z E derjenige, der durch Maximieren erhalten wird E B , dann sieht ein Plot so aus

Stabilste Isobaren durch Minimierung von $M$ und Maximierung von $E_b$

Die Werte von Z beginnen, sich für große zu trennen A , aber die guten Werte hier sind *angeblich** die von Z M , zum Beispiel für A = 209 :

Z M ( 209 ) = 83.36 83 Z E ( 209 ) = 82.22 82
weil die stabilste Isobare für A = 209 *wie in Tabelle A.4 im Buch von Shultis & Faw angegeben** entspricht Z = 83 (Element Bi ).

Aber sowohl dass die Bindungsenergie maximal sein sollte als auch dass die Masse minimal sein sollte, macht Sinn; im Wikipedia-Artikel ist beispielsweise die richtige als angegeben Z E , und ich würde sogar den ersten nehmen, aber wie ich gesehen habe, ist der beste der für minimale Masse, also ...

Wie kommt es dazu? Ist es nur ein Fehler der Theorie (nämlich des Flüssigkeitstropfenmodells) oder was?

Beachten Sie, dass dies genau die Mehrdeutigkeit ist, die dazu führt, dass sowohl Fe-56 (Masse) als auch Ni-62 (Bindungsenergie) als die stabilsten Isotope angegeben werden.
Bitte werfen Sie einen Blick auf Elements of Nuclear Physics von Meyerhof.

Antworten (1)

Das Flüssigkeitstropfenmodell (LDP) ist eine ungefähre Beschreibung der Kernmasse. Es ist eine parametrische Formel, die an die experimentellen Werte angepasst wird. Die Formel für die Bindungsenergie wird auf ähnliche Weise ausgedrückt und beruht auf derselben Annahme. Da es sich bei beiden um Parametrisierungen handelt, sind sie daher ungefähr. Und in der Tat, wenn Sie Kern für Kern untersuchen, wird er stark von den experimentellen Werten abweichen. Die kleinen Unterschiede, die Sie sehen, ergeben sich aus kleinen Unterschieden in den Parametern der Formel, aufgrund der Vielfalt der Anpassungsdaten und letztendlich aufgrund numerischer Annäherungen. Aber denken Sie daran, dass keine dieser Formeln einen prädiktiven Charakter hat, da die Werte für die meisten bekannten Kerne falsch sind.

Darüber hinaus ist bekannt, dass das Modell selbst approximativ ist, da es viele der in Kernen beobachteten Merkmale nicht berücksichtigt. Dies ist der letzte Grund, warum diese Formeln sehr ungefähre Ergebnisse liefern, die in vielen Fällen nur für Größenordnungen gültig sind.