核素稳定区外围线的汇合

王昱应

(潞安矿业集团公司,山西 长治 046204)

0 引言

在氘氚结团核素图中[1],核素稳定区出现两坐标上界都为44,根据同类核素分布以2递变的规律,把稳定范围常数44分解成2的幂数列,综合得到稳定核素分布的新基本规律是1,2,4,8,16,8,4,2,1.新图中各变量意义是以氘氚结团为基础,因为在氘氚结团中屏蔽了核子间复杂相互作用的主要部分,故能发现核素体系深层本质规律.

本文依据核素分布的基本实验数据,把稳定区分为低A、下、中、上4个局部区域,主要分析各区边界线延伸与出现数处会合,以及稳定区边界表现出的与稳定范围常数44的联系.

1 核素坐标的物理意义

原子核有2个基本变量,即质子数Z与中子数N,其规律表现在平面上.在核力场中2类核子强烈相互作用形成核素体系,氘氚结团是核子相互作用几率最大的两种核子结团,故以这两种最简核子结团表示核素.在新正方形图中,以两坐标S=2Z-N与H=N-Z对应确定核素时,坐标物理意义为:横坐标S=2Z-N每增加1个单位表示1个质子中子对(pn),纵坐标H=N-Z表示1质子2中子(p2n),而这两坐标差K=S-H=3Z-2N为常数时,每增加1个单位表示氦-5(2p3n)核子团.这是以核子数的关系在二维平面上分析核素分布规律的3个主要变量.在深入分析核素变量的物理意义中,得到核素变量的意义是相对的,能把质子中子的相似性扩大到包括氘、氚、氦-5等核子结团都具有相似性,这使得确定核素的变量之间具有可比性[2].这是以核整数分析核素分布规律的基本条件.

2 核素稳定区上界与局部区域的划分

2.1 稳定区的上界核素

在氘氚结团核素图中,Z≤83稳定核素分布在两坐标S≤44,H≤44区域内,在这两坐标上界分别是核素与,再加坐标差K的下上界核素与在这两类边界的8种核素中的7种主要变量有44,这7核素以变量值36、8、44联系,以核素联系着.这儿出现稳定区的最上放射核素(44,44),这核素是见图1.

图1 稳定区外围折线与延伸汇合

2.2 稳定区局部区域的划分

根据核素在稳定区域内分布的疏密程度,把稳定区可大体分为低A区,下区,中区与上区四个局部区域,这四个区域以质子数Z=18,38,58的核素为界,还以幻数中子数列联系着.具体情况如下:

低A区:核子数A<36;下区:18≤Z≤38;中区:38≤Z≤58;上区:Z≥58.

这种局部区域的划分,首先表现在分界处Z常数列的核素个数变少,边界常数Z的核素个数在邻近Z值中最少;第二,这种局部区域的边界附近有幻数中子数N=20,50,82列,这三幻数中子数列的N=20只有五种核素,N=50右端多一个核素,N=82左端再多一个核素,具体分布如下:

(12,4)(14,3)(16,2)(18,1)(20,0)

(22,14)(24,13)(26,12)(28,11)(30,10) (34,8)

(26,28) (30,26)(32,25)(34,24)(36,23)(38,22) (42,20)

这三列中子的中间五核素的中心依序是Z=18,38,58的三个核素三个核素Z值以20联系,也就是低A区,下区、中区、上区四个区域之间的分界点,这种区域划分,把幻数中子数N=50,82的低A核素划分为下个区域,把高A核素划为上个区域.如中子数N=50的低A核素(22,14)(24,13)位于下区的顶部,其高A核素(28,11)(30,10)(34,8)位于中区的底部.低A区与下区也可统称做下区.

在分界处的Z=18,Z=58无稳定态奇A核素,Z=38的上下界的差值仅△A=4,而其附近的Z=32,34,36与Z=40,42,44都是△A=6与8.最上一个边界线Z=58的递变值△A=6,而其附近的Z值的△A都比此Z值大,分别Z=52,54,56是△A=10,12,8;Z=60,62,64是△A=8,10,8.也是分界线Z=58最小.

2.3 稳定区核素分布的主要边界

2.4 稳定区核素分布的下部边界

在稳定区下部,核素分布有外围的大三角形中,已分析得到在此图坐标系的原点(0,0)与坐标(22,0)(44,22)确定的稳定区下与右下边界的坐标S轴与差K=22核素列.这两列都有8偶偶核素.以坐标(22,0)为开始点向两侧联系着坐标S轴与差K=22,形成稳定区的下界与右下界的坐标值0,22,44的联系.

3 局部区域边界折线的延伸

核素体系是一个整体,首先表现出分布规律的统一,现在边界外围折线延伸也趋向统一.

3.1下区左侧边界线的上下延伸

下区的左侧主边界是偶Z=36~24的七个偶Z上界,其主折线是以(20,10)为中点的坐标(20,14)~(20,6)的竖向五个核素,上下两端还各有水平二个核素,由横竖横三线段组成这Z上界的七个核素排列.

依稳定区边界折线递变规律,水平边界线外延以△S=2向左右递变,竖直以△H=2,4,8,16向上递变,主边界坐标H=14~6以△H=8递变,在其上端(22,14)以△H=16向上延伸至坐标H=30的(22,30)(24,30).下端从(18,6)进入稳定核素密集区,以坐标△S=2,2,△H=4,2,最下至S轴的Z=16,14下界核素(16,0)(14,0).整个下区边界延伸线特征见图1的左侧递变折线.从下至上坐标走向为:

(14,0)(16,0)(16,2)(18,2)(18,6)(20,6)(20,14)(22,14)(22,30)(24,30).

中心边界部分以黑体表示,开始与结束的最外端的四个坐标为:(14,0)(16,0)与(22,30)(24,30).

3.2 中区左侧边界的外延折线

在左上还有偶Z=54,52,50的三个上界,两部分组成中区的左界主线,以这折线两端向外延伸,上侧从核素以△H=2向左上至坐标H=30的(24,30)(22,30),下端从开始向右下,先至核素,再以△H=16至坐标S轴的(30,0)(32,0).总折线特征坐标走向为:

(32,0)(30,0)(30,16)(28,16)(28,24)(26,24)(26,28)(24,28)(24,30)(22,30).

这条中区左侧边界延伸线从下至上以△H=16,8,4,2递变,最下是坐标S轴的(32,0)(30,0),最上是坐标H=30的(24,30)(22,30).见图1右下向左上递变的折线.

3.3 下区与中区左侧边界的向上延折线汇合

这两区域左侧边界折线的延伸,下区左侧的从(14,0)向上以△H=2,4,8,16递变,中区左侧的从(32,0)向上以△H=16,8,4,2递变,上端在坐标H=30会合于(24,30)(22,30)两坐标.两系列边界变量递变数值相同而方向相反,二个折线都位于坐标H=0与H=30之间,此处上端两个坐标中点(23,30)还可联系下区Z=36~24对称区的Z=30中心的核素

4 中区左界折线的中心联系的核素边界

在中区左侧边界的折线与两端延伸线,其由在坐标H=0至H=30之间两坐标S、H形成平竖相间的一折线,坐标S常数的竖直线段有S=30,S=28,S=26,三段边界的中点为核素,都是稳定区边界的特殊联系点,各联系着一类边界核素.

4.1 核素是四个偶Z边界矩形区的Z下界递变联系点

图2 中区左界折线的联系边界核素

4.2核素联系稳定区左界与右界中部边界

图3 核素与右侧Z80~52下界中点

4.3 核素是差K=0线的开始点

等质子中子数与等氘氚结团数的核素是两类最特殊的核素,坐标S=26三种核素的中点是氘氚结团数相同核素列差K=0列向上递变的开始核素,列上稳定核素形成了两坐标增量△S(△H)=4,4,2,2,1,1递变至最上的Z=80的中点核素

5 中区与上区右侧边界的外延折线

稳定区的右侧偶Z=80~52下界边界折线水平向左以△S=2,4,2,垂直以△H=4,8,8向下递变至Z=52下界核素(36,16),形成特征由下列核素组成的折线:

(44,36)(44,32)(42,32)(42,24)(38,24)(38,16)(36,16).

因为稳定区上右的偶差K=12~-8上界与右侧偶Z=80~52下界的折线,从坐标H=44至H=16依△H=2,2,4,4,8,8重等比递变.至Z=54下界(38,16)后,如再向左延伸会依△S=8沿坐标H=16递变至核素(30,16),再依坐标S=30线以△H=16向下至坐标(30,0),最后就沿S轴以△S=16向左递变至.对于这系列折线递变的坐标S,就从稳定区的右界坐标S=44开始,以变量△S=2,4,8,16逐渐向左向下延伸,经主要坐标(44,32)(42,32)(42,24)(38,24)(38,16)(30,16)(30,0),会合于下区左界的最下开始点核素

6 边界线延伸的公共部分

现在,把稳定区的不同区域边界汇合,就形成中区左界向右下延伸与上区的右界向左下延伸的在坐标S=30的公共线段(30,16)~(30,0),这儿的(30,16)~(30,6)的六种偶偶核素是稳定的.

6.1在坐标S轴的部分

6.2 坐标H=30边界延伸线坐标

在坐标H=30有下区与中区的左界汇合的二个坐标(22,30)(24,30),这两个坐标是下区从左向右,中区从右向左延线的上部终点.并且这两个坐标的中点(23,30)联系至Z=30的五个核素的中心(23,7),而这核素也是下区的偶Z=36~24主对称区的中心.

如中区左界上段向右递变,就从Z=54上界(26,28)至(28,28)(28,30),会与上区左界开始核素(30,30)连接.与下、中区的左侧边界形成中间特征为H=28的三个坐标凹形的曲线,形成完美过度联系.此折线把下区最上Z=34,36的二个上界,中区的Z=50,52,54的三个上界与上区下界最下Z=60,62的二个上界延伸汇集于同一处.见图1中部左上.这一延伸线走向的坐标排列如下:

(20,14)(22,14)(22,30)(24,30)(24,28)(26,28)(28,28)(28,30)(30,30)(32,30).

6.3 坐标S=30的边界延伸线

稳定区的右界与中区左界汇合于坐标S=30,出现公共线段(30,16)~(30,0),而在坐标S=30的上方还有上区偶Z=60~82上界折线的开始核素(30,30).

7 总结与讨论

在稳定区的核素边界递变与延伸中,形成了三类坐标S、H增值以2,4,8,16的三条递变折线,其中两类是以△H的氚结团数递变,一类是以△S的氘结团数递变.而这3条递变线的递变方向是向上,向下与向左三个不同的方向,这儿反映出核素体系不同参量的可比性[2],当然也还需要继续深入研究其实质.其中在中区的三个中心与三类边界核素的联系中,出现三个中心的坐标H=8,20,26形成△H=12,6的递变,这与等质子与中子数的幻数20,8,2之间的递变值相同,这也是一个重要结果,需要深入探索其本质.

随着研究的深入,稳定区范围常数44在更多方面显示出来.开始是氘氚图中稳定区两坐标上界都为44,与之联系坐标点是(44,44).在4条核素递变线的联系中说明了差K=0的等氘氚结团列也是一列特殊核素分布线[5],近年在有外围三角形中,发现稳定区的下右边界的二个外围线坐标S轴与差K=22核素列,联系这两边界线的坐标系原点(0,0),(22,0),(44,22)[6].在本文稳定区局部区域外围延伸分析中,又得到下区左侧边界延伸线的中点坐标(22,22)也位于等氘氚结团核素列上,出现在差K=0核素列的特殊坐标上界点(44,44)与坐标(22,22)的对应.如都向内退四个坐标单位,就是天然存在的核素,开始核素为与上界核素.就发现了稳定区范围与上界常数44更多联系.

核素分类已入选我国21世纪重大科学难题[9],这是一个新的领域,并且是核结构模型与理论统一的基础研究,有重要的科学价值.

感谢潞安矿业集团领导李晋平、肖亚宁对核素分类的大力支持.

[1]王昱应.任永亨.稳定原子核图[M].合肥:中国科技大学出版社,1989.

[2]王昱应,林红.原子核参量意义的统一[J].科学,1999(4):61-63.

[3]王昱应.稳定同位素分布的基本规律[J].同位素,2002,15(4):247~252.

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[8]Wang Y Y.limits of nuclear coordinates for stable region[J].nucl Sci and tech,1995,32(2):160,1995.

[9]李喜先.21世纪100个交叉科学难题[M].北京:科学出版社,2005:239-248.