منحنى الاستقرار النووي: قراءة المحاور واتجاه تغير النواة

الخلاصة السريعة

منحنى الاستقرار النووي يمثل تجمع النوى المستقرة في حزام من أعداد البروتونات والنيوترونات؛ لا يساوي دائمًا خط N = Z. ^[1]

• في رسمنا: Z أفقي، و N رأسي؛ A = Z + N. ^[1]
• تميل النوى المستقرة الخفيفة إلى تقارب العددين، بينما تحتاج الأثقل فائضًا من النيوترونات لموازنة أثر تنافر البروتونات. ^[1]
• النوى المختارة: N-14 عند (7، 7)، و Ni-62 عند (28، 34)، و Sn-120 عند (50، 70)؛ نسب N/Z هي 1 ونحو 1.214 و 1.4، وكلها مستقرة في حالتها الأرضية. ^[1][3][4]
• في بيتا السالب يتحول نيوترون إلى بروتون: Z يزيد واحدًا و N ينقص واحدًا. بيتا الموجب أو الالتقاط الإلكتروني يعطيان الاتجاه المعاكس؛ يبقى A ثابتًا. ^[2]
• في مثال الإحداثيات الافتراضي (20، 24): بيتا السالب يعطي (21، 23)، وبيتا الموجب أو الالتقاط يعطي (19، 25)، ويبقى المجموع 44؛ هذه حركة شرطية إن وقع التحول، وليست توقعًا لاضمحلال نظير معين.
• موقع نقطة على الرسم لا يعطي نصف عمرها؛ النسبة وحدها ليست جدولًا لنتائج الاضمحلال.

اقرأ معنى المحورين قبل موقع النقطة

منحنى الاستقرار النووي يمثل تجمع النوى المستقرة في حزام من أعداد البروتونات والنيوترونات؛ لا يساوي دائمًا خط N = Z. ^[1]

على خط N = Z تكون الإحداثيات متساوية؛ نقطة (10، 10) مجموعها 20، ونقطة (20، 20) مجموعها 40. يحدد الخط علاقة بين العددين، ولا يقرر وحده استقرار أي من هذين المثالين.

الحزام لا يفرض N واحدة لكل Z؛ قد تستقر عدة نظائر. ^[1]

لماذا يبتعد الحزام عن خط التساوي؟

تميل النوى المستقرة الخفيفة إلى تقارب العددين، بينما تحتاج الأثقل فائضًا من النيوترونات لموازنة أثر تنافر البروتونات. ^[1]

النيكل-62 لا يقع على خط التساوي لأن 34 − 28 = 6، والقصدير-120 يبعد عنه رأسيًا بمقدار 70 − 50 = 20 نيوترونًا في رسمنا. قارن الفارقين والنسبتين بدل فرض قاعدة 1:1 على الجميع.

لا نمد خطًا مستقيمًا عبر هذه النقاط الثلاث ونسميه قاعدة عامة. هي أمثلة مستقرة موثقة تساعد على قراءة الرسم، والحزام الكامل يضم نقاطًا أكثر.

كيف تتحرك نقطة في اضمحلال بيتا؟

في بيتا السالب يتحول نيوترون إلى بروتون: Z يزيد واحدًا و N ينقص واحدًا. بيتا الموجب أو الالتقاط الإلكتروني يعطيان الاتجاه المعاكس؛ يبقى A ثابتًا. ^[2]

نبدأ حسابيًا من (Z,N) = (20,24). إذا وقع بيتا السالب، تصبح النقطة (21,23)؛ خطوتها في رسمنا يمينًا وإلى أسفل. المجموع قبلها 20 + 24 = 44، وبعدها 21 + 23 = 44.

للتحول المعاكس تكون النقطة (19,25)، أي يسارًا وإلى أعلى، والمجموع 19 + 25 = 44 أيضًا. النسب تتغير من 24/20 = 1.2 إلى 23/21 ≈ 1.095 أو 25/19 ≈ 1.316.

هذه إحداثيات افتراضية لحساب اتجاه التغير. لم نسند إلى نواة فعلية مسارًا أو عمرًا؛ الأثر الهندسي المشروط لا يعني أن كلا التحولين متاحان للنظير نفسه.

ما الذي تستطيع النسبة إخبارك به؟

نسبة مرتفعة أو منخفضة مقارنة بحزام الاستقرار تساعد على فهم اتجاه بيتا المعتاد، لكنها لا تستبدل بيانات النظير. ^[2]

الرسم ذو المحورين Z و N لا يحتوي محور زمن. لذلك لا يمكن قراءة ثانية أو سنة من بعد النقطة عن خط التساوي، ولا تجعل النوى ذات النسبة المتقاربة متساوية في نصف العمر.

تبدأ القراءة الصحيحة بالتركيب ثم موقعه بالنسبة للنوى المعروفة، وتستعمل بيانات الاضمحلال عند السؤال عما يحدث فعلًا. أما جمع العددين فيعطي A، لا مدة الاستقرار.