Welches physikalische Phänomen erklärt am besten den Bereich sehr kurzer Halbwertszeiten auf der Nuklidtabelle?

Es ist etwas ironisch, dass diese "Insel der Instabilität" direkt nach einem der stabilsten großen Kerne auftreten würde, dh$Pb^{208}$.$Pb^{208}$verdankt seine Stabilität der Tatsache, dass es doppelt magisch ist (bestehend aus geschlossenen Schalen von Neutronen und Protonen). Diese doppelt magischen Systeme sind kugelförmig und wenn sie in der Nähe der Beta-Stabilitätslinie auftreten (wie im Fall von$Pb^{208}$) wird ihre Stabilität weiter erhöht. Was könnte also die ausgeprägte Instabilität der unmittelbar folgenden Kerne erklären?

Die Antwort auf diese Frage erfordert einige feine Details des Kernschalenmodells und insbesondere der Natur der Neutronen- und Protonenorbitale, die in dieser Region gefüllt werden. Betrachtet man die Grundzustandsspins beider$Pb^{209}$Und$Bi^{209}$, man sieht, dass sie beide Spin haben$\frac92$. Nach Berechnungen, die ich für meine Doktorarbeit durchgeführt habe, sind diese Orbitale wahrscheinlich$0g\frac92$Und$0h\frac92$jeweils für die Neutronen- und Protonenorbitale. Das Einzigartige an dieser Situation ist, dass diese beiden Orbitale einen sehr hohen Bahndrehimpuls haben (4 bzw. 5).

Wenn einem kugelförmigen Kern zusätzliche Neutronen und Protonen hinzugefügt werden, wirkt die Paarungskraft, um den geringstmöglichen Gesamtkernspin zu erzielen. Für Gerade-Gerade-Kerne sind die Grundzustände immer Spin 0. Der hohe Drehimpuls der folgenden Orbitale$Pb^{208}$bedeutet, dass sich diese gepaarten Einheiten an der Kernperipherie bilden (dort durch die hohe Drehimpulsbarriere gezwungen). Das bedeutet, dass$\alpha$Der Zerfall (für Even-Even-Systeme) ist in diesem Bereich wahrscheinlicher als dies der Fall wäre, wenn eines oder beide der paarenden Orbitale einen geringeren Drehimpuls hätten. Wie die Kommentare gezeigt haben, sind dies meistens$\alpha$Emitter, so dass die erhöhte Instabilität zu erwarten ist.