Ostatnio wyczytałam, że atomy, które mają parzystą liczbę protonów i parzystą liczbę neutronów w jądrze, są bardziej stabilne od tych, które mają nieparzystą liczbę nukleonów. Tylko nie wiem dlaczego tak jest, szukałam i nigdzie to zjawisko nie jest wyjaśnione. Czy stoi za tym jakaś zasada, mechanizm?
Dlaczego układy z parzystą liczbą protonów i neutronów są bardziej stabilne?
Pytanie
Odpowiedź
Odpowiada Marta Hajdenrajch i Adam Siemaszko
Dzieje się tak, ponieważ protony i neutrony są cząstkami obdarzonymi spinem połówkowym – fermionami. Zatem dotyczy ich zakaz Pauliego mówiący, że dwa fermiony nie mogą być w takim samym stanie. W związku z tym, w tym samym stanie położenia mogą być dwa neutrony i dwa protony, jeden o spinie do góry i jeden o spinie do dołu. Takie dwa protony lub neutrony pod wpływem przyciągających i krótkozasięgowych sił jądrowych można sparować, tak by będąc w tym samym stanie znalazły się jak najbliżej siebie, co daje najmniejszą możliwą energię układu. W przypadku nieparzystej liczby protonów lub neutronów co najmniej jeden z nich nie tworzy takiej pary. Ponieważ układy fizyczne dążą do stanu o najniższej energii, to układy z parzystą liczbą protonów i neutronów są najbardziej stabilne.