Dlaczego deuter jest stabilny, a tryt już nie?

Pytanie

Pyta Bartosz

Dlaczego deuter jest stabilny, a tryt już nie? Co decyduje o okresie półtrwania pierwiastków? Czy jest w tym jakiś wzór?

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Miernik

W przyrodzie występuje kilka rodzajów rozpadów jąder atomowych: alfa (emisja jądra He-4), beta minus (zamiana jednego z neutronów na proton), beta plus (zamiana protonu na neutron), podwójne rozpady beta, rozszczepienie, emisja protonu, dwóch protonów. O tym czy są one możliwe decyduje to, czy stan końcowy jest silniej związany niż początkowy – to znaczy, czy rozłożenie go na pojedyncze protony i neutrony wymagałoby wydatkowania większej energii. W przypadku deuteru moglibyśmy rozważyć rozpady beta, ale zamiana protonu na neutron lub odwrotnie doprowadziłaby do powstania jądra składającego się z dwóch protonów lub neutronów, które są tworami w ogóle nie związanymi; podobnie rozłożenie deuteru na proton i neutron (co moglibyśmy nazwać emisją protonu lub rozszczepieniem) wymagałoby wydania energii. Stąd deuter samoistnie nie ma się na co rozpaść. Tryt natomiast po zamianie neutronu na proton przemieni się w Hel-3 (stabilny), który jest minimalnie silniej związany.

O okresie półtrwania decydują bardzo skomplikowane zależności pomiędzy tym jakie są możliwe sposoby rozpadu (może być więcej niż jeden), jakie energie są dostępne w rozpadach, oraz jaka jest struktura wewnętrzna jąder biorących w nich udział. Można powiedzieć, że fizycy jądrowi próbują znaleźć wzór na te problemy od ponad 100 lat. Wprawdzie coraz lepiej to się udaje, ale modelom daleko jeszcze nie tyle nawet do doskonałości, co nawet znośnej dokładności. Pole do popisu jest spore, więc wypada na koniec zaprosić do studiowania.