第15卷第4期2002年11月
同 位 素
Jou rnal of Iso topes
. 15 N o . 4V o l
N ov . 2002
稳定同位素分布的基本规律
王昱应
(山西潞安矿业集团公司技术中心, 山西长治 046204)
摘要:在参量S =2Z -N 、～82上界以H =N -Z 的正方形核素图中, 核素稳定区显示出范围常数44; 偶Z 60坐标△H =2, 4, 8递变; 坐标差12～-8上界与偶Z 52～80下界的边界线以坐标△H =2, 2, 4, 4, 8, 8递变。偶Z 核对应区的Z 下界以坐标△S =8, 4, 2递变; 稳定区左界由核素30, 48Cd 68, 76O s 116为中点联系着。综Zn 40
[1**********]0合得到稳定同位素的新基本规律是:1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1。并建立能级以2步解释。以稳定区边界规律外推出放射核素的可能上界是坐标H 60或80S 关键词:正方形核素图; 稳定同位素; 分布规律; 氘氚模型
中图分类号:O 571. 21 文献标识码:A 文章编号:() 206
70
116 192
(周期律) 。在核素分类基础上。50年前, 稳定核素已几乎全部发现, 早就应提出同位素分类学问题了[1]。但人们一直以为元素周期律可以代替核素分类, 实际上两者本质根本不同:元素周期律是核外电子排布, 而核素分类则是核内质子(p ) 与中子(n ) 排布或融合。前者决定原子的性质及其结合成分子, 后者决定原子核性质与同位素的存在。核内蕴藏着巨大能量, 核素分类的应用前景目前难以估量。
各类核素的存在, 是在核力场中p 、n 相互作用的结果, 核子、核力性质不变, 其分布规律的发现与解释, 将加深对核力的理解。质子数(Z ) 、中子数(N ) 一定的核具有确定的一整套核性质, 说明Z 、N 是核的最基本性质, 其次是核素的稳定性, 其中天然丰度最基本。本研究以核素最基本特点整数(Z 、N 关系与核子结团) 分析有天然丰度核素的分布。
。两对应参量确定一个原子核时, 它们表示的物理意义是相对的:一个参量的意义由其对应参量决定, 本身仅确定其表示意义的纯系数。综合得:在核内的p 与n 相似性可扩大到包括氘、氚、氦25等结团之间也具有相似性, 即表示这些核子或核子结团
[2]
的整数参量Z 、N 、S 、H 、K 之间具有可比性。112 核素坐标S 、H 与正方形核素图
当以Z 、N 关系分析核素时, 引入两参量S =2Z -N , H =N -Z 作核素图, 使每核的整数关系增至4组, 即S +H =Z , H +Z =N , Z +N =A , K =S -H 。此模式改变了70年来仅以Z 、N 、A 核素基本性质整数难以表现核之间联系的局面。
当以新参量S 、H 标绘核素图时, Z
2048036
(S =44, H =32) , 为76O s 108
4432
208
184
, 32; Z
443844
238
190
7844
, P t 11234
1064838
1968044
与H g 11636
的左上右下界核92U 38
14654
与44, R u 52
368
96
, 两界差Cd 58
10
K =-16与28的绝对值和也是44, 稳定区范围
1 基本概念
111 以整数分析的基本条件
以整数分析核素, 首先需要设定核素的整数
出现三个44。当包括放射核素时, 核素坐标边界跨度也相近, 改变传统核素图窄长条形分布至长宽相近, 故称之为正方形核素图[3]。正方形核素简图示于图1
。
参量之间具有可比性。核素分布的基本事实与核
收稿日期:2002207220; 修回日期:2002209220基金项目:科技部基础司攀登计划预选项目(‘98, 12)
作者简介:王昱应(1946～) , 男(汉族) , 山西沁县人, 教授级高级工程师, 从事核素分类研究
248同 位 素 第15卷
113 定义几种边界核
(1) 偶Z 界核:当Z 为偶常数时, 这类核素
2 稳定区同类核素的分布规律
211 偶Z 60～82上界以坐标△H =2, 4, 8递变
2088238
中核子数最少与最多的核素称作此Z 值的下界与上界。如Z 20核素有6核, 核素20与20Ca 20Ca 28
200128
分别是Z 20的下界与上界。
(2) 坐标差K 上界:当K 为常数时, 这类核素中核子数最多的核称为K 的上界。K 上界又分为两类:偶偶核上界与奇A 核上界。如K 12偶
1496237
40
48
这些Z 上界依序为60, N d 90
3030
150
154
6232
, …, Sm 9230
, 这12个Z 上界构成平竖折线, 其特征坐Pb 12644
偶核是12, …, 76, 奇A 核素是14, …, M g 12O s 108Si 15
1204432131
, 则76与62分别是K =12的偶偶Sm 87O s 108Sm [1**********]5
184
24 184 29
标为(30, 30) , (32, 30) , …, (38, 44) 。坐标∃S ≥
2, △H =2, 4, 8, 以等比2递变。见图2。212 偶K 12～-8上界与偶Z 52～80下界以坐标△H =2, 2, 4, 4, 8, 8递变
～-8上界核依序为76, K =12O s 108
4432
204
184
149
190
7844
, P t 11234
核上界与奇A 核上界。
(3) 坐标H 界核:坐标H 为常数时, 其核子数取最少与最多的核分别为其下界与上界, 如坐标H 24的下上界分别是50与66。Sn 74D y 90
26244224
124
…, 80。从坐标H 32始, 出现等值H 36, 40, H g 124
364442, 44, 增量△H =4, 4, 2, 2。偶Z 52至80下界是
1205236
, 54Xe 70, …, 80边界折线的特征坐标T e 68H g [1**********]36
124 196
156
H 16, 24, 8, 8, 4递变。两条
图1 正方形核素简图(S
-H )
●——稳定核素; ○——奇奇核素
第4期 王昱应:稳定同位素分布的基本规律249
系:下区△H =8, 中区△H =8, 4, 上区△H =8, 4, 2。
3 偶Z 界核对应区之间的内在联系
(1) 在稳定区中部, 存在由坐标S =28与38, H =16与20为四边围成的矩形区域。是Z 44, 46, 48三上界核分别以其坐标H 16, 18, 20对应着坐标S 38的Z 54, 56, 58三下界。在稳定区象这样的偶Z 核矩形区共有四个, 它们是Z 26, 28, 30上界对应Z 36, 38, 40下界, Z 50, 52, 54上界对应Z 66, 68, 70下界, Z 66,
68, 70上界对应Z 76, 78, 80下界。见图3。
四个区域的Z S =30, 38, 42, 44, 以△S =8, 4, 2:
5-n
(3) S =23, 4
38, 3084
38
a ,
[1**********]
E r ,
[1**********]
P t
11234
是四区
图2—界核
折线以三坐标(44, 32) , …, (44, 36) 连接, 特征坐标H 16, 24, 32, 36, 40, 42, 44, 由上至下以∃H =2, 2, 4, 4, 8, 8重等比递变。
213 稳定区左侧的三组五核的联系
在稳定区中部左侧坐标S 28的(28, 16) , …, (28, 24) 五偶偶核素, 其中点是Cd 。下段三核是Z 44, 46, 48上界, 中间三核是H 22, 20, 18的左界, 上段三核是K 4, 6, 8的区域下界。五核形成重叠的三组三偶偶核边界, 其中点是所在Z 、H 、K 的三重边界。与上述坐标S 相同, 坐标△H =8的五种核素边界线, 在左界上部有坐标
～80上界, S =36的(36, 36) ～(36, 44) 是Z =72
上段四核是坐标H =38～44下界, 上段三核是K =-4, -6, -8的区域下界。在稳定区下区有坐标S =20的(20, 6) ～(20, 14) 五种偶偶核素, 是偶Z 26～34的上界, 其中点是(20, 10) ; 上段四核是偶H =8～14的下界, 最上三核是K =10, 8, 6的区域下界。这三组五核的中点为70 116 192
30Zn 40, 48Cd 68, 76O s 116, 都是所在Z 、H 、K 的界[1**********]0核, 三核坐标S =20, 28, 36以△S =8递变, 坐标H =10, 20, 40以等比2倍递增。这三组五核的坐标由下式确定:
(1) S n =28+8n , n =0, ±1
H nm =20・2n +2m , m =0, ±1, ±2(2) 还应指出, 这些界核递变还存在深层次联
1164828
, 其K =22, 20, 16, 10, 以△K =2, 。关系式为:
(4) K =22-n (n -1) , n =1, 2, 3, 4
由坐标S 与K 规律已知, 由K =S -H 求出其坐标H , 就可确定四个Z 下界中点, 再定出中核的上下两核素; 同理以Z 上界的坐标S 与坐标H 可确定三Z 上界坐标, 就能定出了一个区域的偶偶核存在范围。
4 奇A 上界核素的三点共线对称规律
当以差K 分析奇A 核上界分布时, 共有29种K 上界, K ≥0的上界依序为78, 79, P t 117A u 118
39394039
195
197
6820
图3 偶Z 界核对应区
250
99
同 位 素 第15卷
…, 44。这些上界显示出系统的三点共线对称R u 55
3311
规律性。如K =0, 1, 2的三核坐标(39, 39) , (40, 39) , (41, 39) 呈三点共线对称, 以差序数K (0, 1, 2) 表示这组三点共线对称。
411 六种特点的三点共线对称性[4]
奇A 上界核素的六种三点共线对称规律见图4。 K 0～6的7种上界可组成:①以K 3为中心的三组共线对称, 以差序数K 表示为(0, 3, 6) , (1, 3, 5) , (2, 3, 4) 。②依序数K 的连续三组为(0, 1, 2) , (2, 3, 4) , (4, 5, 6) 。③K 2～10不连续的三组为(2, 3, 4) , (5, 7, 9) , (6, 8, 10) 。④平行向上左移的三组:以上述K 10～5的平行组为基础, 以其中点为新下端点, 原上端点左移一格为新中点作三点共线对称, 得到三组平行共线对称组:(5, 7, 9) , (6, 8, 10) ; (1, 4, 7) , (2, 5, 8) ; (-4, 0, 4) , (-3, 1, 5) 。⑤K 为3倍数的平行三组:倍数的K 0, 3, …, 21有奇A 上界, 线组为(0, 3, 6) , (15, 18, 21) ; ((3, 21) ; (3, 9, 15) , (6, 12, (,
) 的三
群:它们以K =0上界78为公共核素, 当K ≥P t 117
39390时, 可组成7组三点共线对称组, 似无三组特
点, 但以自然数连续实际是三群, 共线组为(0, 1, 2) ; (0, 3, 6) , (0, 4, 8) ; (0, 7, 14) , (0, 8, 16) , (0, 9, 18) , (0, 10, 20) 。依序为K =1, 3～4, 7～10三群, 各有1, 2, 4组三点共线对称, 外推可至K 15～22。
412 坐标S 39奇A 上界的∃H =2, 2, 4, 4, 8
坐标S 39分布着K =-4, -2, 0, 4, 8, 16的奇A 上界, 它们的坐标H =43, 41, 39, 35, 31, 23以∃H =2, 2, 4, 4, 8递变。这类核素的系统性是
195
核素62在稳定区边界意外存在的原因。Sm 85
3923[4]5Xe 73
, 如核①差K 以1或2递变的, 其K 为:(2, 3, 4) , (4, 5, 6) , (6, 8, 10) , (10, 12, 14) , (14, 16, 18) , (18, 19, 20) , (20, 21, 22) 。②以K 12上界为中点的七组
12754147
图4 奇A 上界核素的六种三点共线对称规律
三点共线对称, 以坐标(37, 25) 为中点, K 取2～6, 8, 10七值:(K , 12, 24-K ) 。③以K 10上界155
64Gd 91为中心, 由8核可组成一个回字形图形, 3727再加对角线外侧3核共12核素, 核素127Xe 并不位于最外端。④核素半衰期性质表明, 一种有天然丰度的核素还能有两种半衰期。基于这些原因, 核素54极可能有甚微量天然丰度。Xe 73
3519
127
6 原子核的氘氚结团模型[5]
原子核是p , n 对立统一的结果, 以氘结团
(d ) 、氚结团(t ) 填充比p 、n 单独填充可更好地体现p 、n 的相互作用, d 、t 模型的基本思想是在四维时空中d 与t 填充能级的分裂与兼并都以2为比率。
已经有多种证据证实原子核由d 、t 组成, 如从核中打出了d 、t 结团; 核内存在6个夸克与9个夸克的态; 已分析得d 、t 自由d 稳定, t 有放射性, 与p , n 核的氘氚模型:①d ; 邻能级数以2或2; 子数确定, , n , 轨道角动量l , j , 磁量子数m ; ④同一主量子数时, 其它四个量子数遵守不相容原理, 不存在全同态; ⑤N 取值0, 1, 2, …, 8; n 、l 、j 、m 各取正负单位值。 填充d 、t 的能级以2分裂与兼并。主量子数N =0时有一个能级; N =1时有2个能级, N =2时有4个, N =3时有8个, N =4时分裂成16个, 这时四个态的能级全充满; 以下能级以2简并, N =5时减半至8个, N =5时是4个, N =7时有2个, N =8时有1个。能级个数由下式决定:
4- 4-n
(5) , n =0, 1, 2, 3, …, 8∃S =2
全充满填充氚时, 先填充两个1至坐标H =-1与0, 是负能级与基态; 其次是最大能级数16, 再填充8, 第二个8; 填充4, 第二个4; 然后两个2, 形成全充满的16, 8, 8, 4, 4, 2, 2排列, 表现为稳定区右界坐标H 16, 24, 32, 36, 40, 42, 44递变。
氘氚填充位置相同的核素, 其性质与递变应该相似。例如:(38, 16) (42, 24) (44, 32) ; (44, 36) (42, 40) (40, 42) (38, 44) ; (20, 10) (28, 20) (36, 40) ; (30, 8) (38, 18) (42, 26) (44, 34) 。
中间S 2H 图长宽相近, 然后从右下向左上伸展, 两端的图都是窄长条形, 而正方形图处于中间位置。这种图中偶Z 边界主要是平竖折线, 发现稳定区范围常数为44, 各类核素以2等差、等比、重等比递变, 综合得核素体系的新基本规律。有些规律在其它图中难被看出, 而象差K 上界在其它图中不一定还是界核, 其规律也就无法表现。
(2) 稳定区范围的基本边界线。从Z 60上界开始, 以△H =2, 4, 8递变至稳定区上界H 44, 再以△H =2, 2, 4, 4, 8, 8向下递变至Z 52的下界, 联系偶Z 40～24与Z 50～42下界的坐标△S (H ) =4与2递变。根据上述等比与重等比各三个递变值的特点, 由Z 2424开始, 以C r 26
222
坐标△S ) (30, 10) , 在至() ∃S ) =2, 2, 2, 2与1, 1, , Z 下界连接, 从而形成从Z 6030) 始, 以顺时针经两上界坐标H 44, S …, (38, 16) 至(22, 2) 的连续稳定区边界线, 等比、重等比及1, 2, 4递变都有三项。共有47种偶偶边界核素。(36, 16) 至(30, 10) 的特点与化学元素分类的三个铁磁性元素仅算一格, ～71号元素仅占一格相似。Z 57
(3) 同位素存在的新规律。综合各类核素以2等差、等比、重等比递变的分布规律, 把稳定范围常数44分解为2, 4, 8, 16, 8, 4, 2。两边顺延1,
[3, 4]
就形成了1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1。这种新规律能解释稳定区范围的基本特点。如稳定区上界为44, 差K 方向, 共有45列(加K =0) , 坐标H 44列包括坐标H =-1与0两列, 共有46列。
今后需要分析规律中‘1’与‘16’的具体位置, ‘1’可能位于坐标S =27, 45与H =14, 29, 45, 以及(40, 40) , (39, 39) , (32, 14) , (34, 45) , (32, 46) 。“16”分布在坐标S 26～42, 14～30, -16～0; H 14～30, H 44～60等。
(4) 放射区的H 上界是H =60或80[6]。以稳定区的边界规律为基础, 外推可预测核素放射区的边界。由偶Z 60～82上界的∃H =2, 4, 8递变, 再以∃H =16从坐标(38, 44) 向上递变至(38, 60) , (40, 60) 。确定的98与100恰是Cf 158Fm 160
38604060
256
50
260
目前放射核素上界。以稳定区左界的三个中点坐
标(20, 10) , (28, 20) , (36, 40) 为基础, 若从坐标H =0始, 以∃H =10, 10, 20, 20递变, 将至上界核124。如从坐标H 40以等比2递变, 将是核R f 164
4460素124。前者是以稳定区上区规律外推, 后两种R 2044480是以整个稳定区外推, 这需要将来实验检验。放射区的坐标S =68。在偶Z 界核对应区规
n
律中, 坐标S =26与2之和确定第一个坐标S ,
328328
7 一些推论与结果
(1) 正方形图中核素分布规律最优。在A , Z , N , S , H , K 中取两变量Z 2A , Z 2N , S 2H , K 2H , …的各种图中, 稳定区先由左下向右上递变,
再依次加减10确定对应的S , 关系式为:
n
(6) S n =26+2
n n +1
(7) =26+2+(-1) ・10S n ′
当n =1, 2, 3时, 得前三个区的两界坐标S :28, 38; 30, 20; 34, 44。当n =4时, 确定的坐标是
=32, 对应第三区的Z 66, 68, 70的下S 4=42, S 4′
界S 与S =32有Z 58的上界核素58。当n =Ce 84
32265时, 得S 5=58, S 5′=68。最大值恰是目前放射
142
核素区的边界。
以稳定区为基础, 得到包括放射区的规律可能是:2, 4, 8, 16的正反双循环, 在坐标S 以反方向递变, 在坐标H 以正方向从小到大递变。需要今后联系核性质深入分析。
目前, 核素分类还未完成, 需要进一步联系核性质确定新规律的具体细节, 把核整数场应用于核分布规律的研究[4], 确认同位素存在的新规律, 在核素分类基础上, 建立完善原子核的氘氚模型, 发展成统一的核结构理论。
以Z 、N 数关系研究同位素存在规律很可能是一个正确探索方向, 这需要大家, 尤其是青年学者参与, 争取早日完成核素分类, 为自然科学作出应有的贡献, 为中华民族增光。参考文献:
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8 瞻望核素分类前景
以新方法研究核素分类, 以偶偶界核规律外推, 如两坐标S >44, H >44就出现矛盾, 论证了稳定范围常数应为44[7], 分解常数442n 成。得到核素新基本规律是1, 1。, 具有新颖性与科学性。的, , 仅是普通核素中的一类, 幻数规律仅是局部。所以, 与幻数相比, 新2n 规律更具有普遍性, 为研究同位素的存在规律提供许多新课题, 开辟核素研究的新领域。
文献[4]已较详细地说明核素分类阶段成果, 以氘氚模型初步解释新规律, 依规律预言核素130B a 不稳定, 得到国际核数据网的证实[8, 9]。还需要检验核素氙2127是否确有天然丰度, 以及更多的证据支持新规律存在。
B a 74m ay be N atu ral R a 2
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13056
Fundam en ta l Law of D istr ibution for Stable Isotopes
W AN G Yu 2ying
(Cen ter of T echnology , L u ’an M inera l (G roup s ) Co m p any , Chang z h i 046204, Ch ina )
Abstract :In the square chart of nuclides w ith p aram eters of S =2Z -N , H =N -Z , it show s con 2
. U pp er li ～82is ∃H =2, 4, 8, and upp er stan t 44fo r stab le regi on of nuclides m its of even Z =60～-8and low er li m its of even Z =80～52are ∃H =2, 2, 4, 4, 8, 8re 2li m its of even K (=S -H ) =12
sp ectively . T he left li m its of stab le regi on connected w ith th ree cen tral po in ts are the nuclides of 70 116 192 30Zn 40, 48Cd 68, 76O s 116. T he new fundam en tal law is 1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1fo r distribu ti on of stab le [1**********]0iso top es . T he new law by m odel of nucleu s is m ade up of deu teron and triton in w h ich w ith 2of sp litting and degeneracy of energy levels . B ase li m iting law of stab le scop e , it is infered that upp er li m iting coo rdinates H =60o r 80and S =68p robab ly .
Key words :square chart of nuclides ; stab le iso top es ; law of distribu ti on ; m odel of deu teron and tri 2ton
第15卷第4期2002年11月
同 位 素
Jou rnal of Iso topes
. 15 N o . 4V o l
N ov . 2002
稳定同位素分布的基本规律
王昱应
(山西潞安矿业集团公司技术中心, 山西长治 046204)
摘要:在参量S =2Z -N 、～82上界以H =N -Z 的正方形核素图中, 核素稳定区显示出范围常数44; 偶Z 60坐标△H =2, 4, 8递变; 坐标差12～-8上界与偶Z 52～80下界的边界线以坐标△H =2, 2, 4, 4, 8, 8递变。偶Z 核对应区的Z 下界以坐标△S =8, 4, 2递变; 稳定区左界由核素30, 48Cd 68, 76O s 116为中点联系着。综Zn 40
[1**********]0合得到稳定同位素的新基本规律是:1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1。并建立能级以2步解释。以稳定区边界规律外推出放射核素的可能上界是坐标H 60或80S 关键词:正方形核素图; 稳定同位素; 分布规律; 氘氚模型
中图分类号:O 571. 21 文献标识码:A 文章编号:() 206
70
116 192
(周期律) 。在核素分类基础上。50年前, 稳定核素已几乎全部发现, 早就应提出同位素分类学问题了[1]。但人们一直以为元素周期律可以代替核素分类, 实际上两者本质根本不同:元素周期律是核外电子排布, 而核素分类则是核内质子(p ) 与中子(n ) 排布或融合。前者决定原子的性质及其结合成分子, 后者决定原子核性质与同位素的存在。核内蕴藏着巨大能量, 核素分类的应用前景目前难以估量。
各类核素的存在, 是在核力场中p 、n 相互作用的结果, 核子、核力性质不变, 其分布规律的发现与解释, 将加深对核力的理解。质子数(Z ) 、中子数(N ) 一定的核具有确定的一整套核性质, 说明Z 、N 是核的最基本性质, 其次是核素的稳定性, 其中天然丰度最基本。本研究以核素最基本特点整数(Z 、N 关系与核子结团) 分析有天然丰度核素的分布。
。两对应参量确定一个原子核时, 它们表示的物理意义是相对的:一个参量的意义由其对应参量决定, 本身仅确定其表示意义的纯系数。综合得:在核内的p 与n 相似性可扩大到包括氘、氚、氦25等结团之间也具有相似性, 即表示这些核子或核子结团
[2]
的整数参量Z 、N 、S 、H 、K 之间具有可比性。112 核素坐标S 、H 与正方形核素图
当以Z 、N 关系分析核素时, 引入两参量S =2Z -N , H =N -Z 作核素图, 使每核的整数关系增至4组, 即S +H =Z , H +Z =N , Z +N =A , K =S -H 。此模式改变了70年来仅以Z 、N 、A 核素基本性质整数难以表现核之间联系的局面。
当以新参量S 、H 标绘核素图时, Z
2048036
(S =44, H =32) , 为76O s 108
4432
208
184
, 32; Z
443844
238
190
7844
, P t 11234
1064838
1968044
与H g 11636
的左上右下界核92U 38
14654
与44, R u 52
368
96
, 两界差Cd 58
10
K =-16与28的绝对值和也是44, 稳定区范围
1 基本概念
111 以整数分析的基本条件
以整数分析核素, 首先需要设定核素的整数
出现三个44。当包括放射核素时, 核素坐标边界跨度也相近, 改变传统核素图窄长条形分布至长宽相近, 故称之为正方形核素图[3]。正方形核素简图示于图1
。
参量之间具有可比性。核素分布的基本事实与核
收稿日期:2002207220; 修回日期:2002209220基金项目:科技部基础司攀登计划预选项目(‘98, 12)
作者简介:王昱应(1946～) , 男(汉族) , 山西沁县人, 教授级高级工程师, 从事核素分类研究
248同 位 素 第15卷
113 定义几种边界核
(1) 偶Z 界核:当Z 为偶常数时, 这类核素
2 稳定区同类核素的分布规律
211 偶Z 60～82上界以坐标△H =2, 4, 8递变
2088238
中核子数最少与最多的核素称作此Z 值的下界与上界。如Z 20核素有6核, 核素20与20Ca 20Ca 28
200128
分别是Z 20的下界与上界。
(2) 坐标差K 上界:当K 为常数时, 这类核素中核子数最多的核称为K 的上界。K 上界又分为两类:偶偶核上界与奇A 核上界。如K 12偶
1496237
40
48
这些Z 上界依序为60, N d 90
3030
150
154
6232
, …, Sm 9230
, 这12个Z 上界构成平竖折线, 其特征坐Pb 12644
偶核是12, …, 76, 奇A 核素是14, …, M g 12O s 108Si 15
1204432131
, 则76与62分别是K =12的偶偶Sm 87O s 108Sm [1**********]5
184
24 184 29
标为(30, 30) , (32, 30) , …, (38, 44) 。坐标∃S ≥
2, △H =2, 4, 8, 以等比2递变。见图2。212 偶K 12～-8上界与偶Z 52～80下界以坐标△H =2, 2, 4, 4, 8, 8递变
～-8上界核依序为76, K =12O s 108
4432
204
184
149
190
7844
, P t 11234
核上界与奇A 核上界。
(3) 坐标H 界核:坐标H 为常数时, 其核子数取最少与最多的核分别为其下界与上界, 如坐标H 24的下上界分别是50与66。Sn 74D y 90
26244224
124
…, 80。从坐标H 32始, 出现等值H 36, 40, H g 124
364442, 44, 增量△H =4, 4, 2, 2。偶Z 52至80下界是
1205236
, 54Xe 70, …, 80边界折线的特征坐标T e 68H g [1**********]36
124 196
156
H 16, 24, 8, 8, 4递变。两条
图1 正方形核素简图(S
-H )
●——稳定核素; ○——奇奇核素
第4期 王昱应:稳定同位素分布的基本规律249
系:下区△H =8, 中区△H =8, 4, 上区△H =8, 4, 2。
3 偶Z 界核对应区之间的内在联系
(1) 在稳定区中部, 存在由坐标S =28与38, H =16与20为四边围成的矩形区域。是Z 44, 46, 48三上界核分别以其坐标H 16, 18, 20对应着坐标S 38的Z 54, 56, 58三下界。在稳定区象这样的偶Z 核矩形区共有四个, 它们是Z 26, 28, 30上界对应Z 36, 38, 40下界, Z 50, 52, 54上界对应Z 66, 68, 70下界, Z 66,
68, 70上界对应Z 76, 78, 80下界。见图3。
四个区域的Z S =30, 38, 42, 44, 以△S =8, 4, 2:
5-n
(3) S =23, 4
38, 3084
38
a ,
[1**********]
E r ,
[1**********]
P t
11234
是四区
图2—界核
折线以三坐标(44, 32) , …, (44, 36) 连接, 特征坐标H 16, 24, 32, 36, 40, 42, 44, 由上至下以∃H =2, 2, 4, 4, 8, 8重等比递变。
213 稳定区左侧的三组五核的联系
在稳定区中部左侧坐标S 28的(28, 16) , …, (28, 24) 五偶偶核素, 其中点是Cd 。下段三核是Z 44, 46, 48上界, 中间三核是H 22, 20, 18的左界, 上段三核是K 4, 6, 8的区域下界。五核形成重叠的三组三偶偶核边界, 其中点是所在Z 、H 、K 的三重边界。与上述坐标S 相同, 坐标△H =8的五种核素边界线, 在左界上部有坐标
～80上界, S =36的(36, 36) ～(36, 44) 是Z =72
上段四核是坐标H =38～44下界, 上段三核是K =-4, -6, -8的区域下界。在稳定区下区有坐标S =20的(20, 6) ～(20, 14) 五种偶偶核素, 是偶Z 26～34的上界, 其中点是(20, 10) ; 上段四核是偶H =8～14的下界, 最上三核是K =10, 8, 6的区域下界。这三组五核的中点为70 116 192
30Zn 40, 48Cd 68, 76O s 116, 都是所在Z 、H 、K 的界[1**********]0核, 三核坐标S =20, 28, 36以△S =8递变, 坐标H =10, 20, 40以等比2倍递增。这三组五核的坐标由下式确定:
(1) S n =28+8n , n =0, ±1
H nm =20・2n +2m , m =0, ±1, ±2(2) 还应指出, 这些界核递变还存在深层次联
1164828
, 其K =22, 20, 16, 10, 以△K =2, 。关系式为:
(4) K =22-n (n -1) , n =1, 2, 3, 4
由坐标S 与K 规律已知, 由K =S -H 求出其坐标H , 就可确定四个Z 下界中点, 再定出中核的上下两核素; 同理以Z 上界的坐标S 与坐标H 可确定三Z 上界坐标, 就能定出了一个区域的偶偶核存在范围。
4 奇A 上界核素的三点共线对称规律
当以差K 分析奇A 核上界分布时, 共有29种K 上界, K ≥0的上界依序为78, 79, P t 117A u 118
39394039
195
197
6820
图3 偶Z 界核对应区
250
99
同 位 素 第15卷
…, 44。这些上界显示出系统的三点共线对称R u 55
3311
规律性。如K =0, 1, 2的三核坐标(39, 39) , (40, 39) , (41, 39) 呈三点共线对称, 以差序数K (0, 1, 2) 表示这组三点共线对称。
411 六种特点的三点共线对称性[4]
奇A 上界核素的六种三点共线对称规律见图4。 K 0～6的7种上界可组成:①以K 3为中心的三组共线对称, 以差序数K 表示为(0, 3, 6) , (1, 3, 5) , (2, 3, 4) 。②依序数K 的连续三组为(0, 1, 2) , (2, 3, 4) , (4, 5, 6) 。③K 2～10不连续的三组为(2, 3, 4) , (5, 7, 9) , (6, 8, 10) 。④平行向上左移的三组:以上述K 10～5的平行组为基础, 以其中点为新下端点, 原上端点左移一格为新中点作三点共线对称, 得到三组平行共线对称组:(5, 7, 9) , (6, 8, 10) ; (1, 4, 7) , (2, 5, 8) ; (-4, 0, 4) , (-3, 1, 5) 。⑤K 为3倍数的平行三组:倍数的K 0, 3, …, 21有奇A 上界, 线组为(0, 3, 6) , (15, 18, 21) ; ((3, 21) ; (3, 9, 15) , (6, 12, (,
) 的三
群:它们以K =0上界78为公共核素, 当K ≥P t 117
39390时, 可组成7组三点共线对称组, 似无三组特
点, 但以自然数连续实际是三群, 共线组为(0, 1, 2) ; (0, 3, 6) , (0, 4, 8) ; (0, 7, 14) , (0, 8, 16) , (0, 9, 18) , (0, 10, 20) 。依序为K =1, 3～4, 7～10三群, 各有1, 2, 4组三点共线对称, 外推可至K 15～22。
412 坐标S 39奇A 上界的∃H =2, 2, 4, 4, 8
坐标S 39分布着K =-4, -2, 0, 4, 8, 16的奇A 上界, 它们的坐标H =43, 41, 39, 35, 31, 23以∃H =2, 2, 4, 4, 8递变。这类核素的系统性是
195
核素62在稳定区边界意外存在的原因。Sm 85
3923[4]5Xe 73
, 如核①差K 以1或2递变的, 其K 为:(2, 3, 4) , (4, 5, 6) , (6, 8, 10) , (10, 12, 14) , (14, 16, 18) , (18, 19, 20) , (20, 21, 22) 。②以K 12上界为中点的七组
12754147
图4 奇A 上界核素的六种三点共线对称规律
三点共线对称, 以坐标(37, 25) 为中点, K 取2～6, 8, 10七值:(K , 12, 24-K ) 。③以K 10上界155
64Gd 91为中心, 由8核可组成一个回字形图形, 3727再加对角线外侧3核共12核素, 核素127Xe 并不位于最外端。④核素半衰期性质表明, 一种有天然丰度的核素还能有两种半衰期。基于这些原因, 核素54极可能有甚微量天然丰度。Xe 73
3519
127
6 原子核的氘氚结团模型[5]
原子核是p , n 对立统一的结果, 以氘结团
(d ) 、氚结团(t ) 填充比p 、n 单独填充可更好地体现p 、n 的相互作用, d 、t 模型的基本思想是在四维时空中d 与t 填充能级的分裂与兼并都以2为比率。
已经有多种证据证实原子核由d 、t 组成, 如从核中打出了d 、t 结团; 核内存在6个夸克与9个夸克的态; 已分析得d 、t 自由d 稳定, t 有放射性, 与p , n 核的氘氚模型:①d ; 邻能级数以2或2; 子数确定, , n , 轨道角动量l , j , 磁量子数m ; ④同一主量子数时, 其它四个量子数遵守不相容原理, 不存在全同态; ⑤N 取值0, 1, 2, …, 8; n 、l 、j 、m 各取正负单位值。 填充d 、t 的能级以2分裂与兼并。主量子数N =0时有一个能级; N =1时有2个能级, N =2时有4个, N =3时有8个, N =4时分裂成16个, 这时四个态的能级全充满; 以下能级以2简并, N =5时减半至8个, N =5时是4个, N =7时有2个, N =8时有1个。能级个数由下式决定:
4- 4-n
(5) , n =0, 1, 2, 3, …, 8∃S =2
全充满填充氚时, 先填充两个1至坐标H =-1与0, 是负能级与基态; 其次是最大能级数16, 再填充8, 第二个8; 填充4, 第二个4; 然后两个2, 形成全充满的16, 8, 8, 4, 4, 2, 2排列, 表现为稳定区右界坐标H 16, 24, 32, 36, 40, 42, 44递变。
氘氚填充位置相同的核素, 其性质与递变应该相似。例如:(38, 16) (42, 24) (44, 32) ; (44, 36) (42, 40) (40, 42) (38, 44) ; (20, 10) (28, 20) (36, 40) ; (30, 8) (38, 18) (42, 26) (44, 34) 。
中间S 2H 图长宽相近, 然后从右下向左上伸展, 两端的图都是窄长条形, 而正方形图处于中间位置。这种图中偶Z 边界主要是平竖折线, 发现稳定区范围常数为44, 各类核素以2等差、等比、重等比递变, 综合得核素体系的新基本规律。有些规律在其它图中难被看出, 而象差K 上界在其它图中不一定还是界核, 其规律也就无法表现。
(2) 稳定区范围的基本边界线。从Z 60上界开始, 以△H =2, 4, 8递变至稳定区上界H 44, 再以△H =2, 2, 4, 4, 8, 8向下递变至Z 52的下界, 联系偶Z 40～24与Z 50～42下界的坐标△S (H ) =4与2递变。根据上述等比与重等比各三个递变值的特点, 由Z 2424开始, 以C r 26
222
坐标△S ) (30, 10) , 在至() ∃S ) =2, 2, 2, 2与1, 1, , Z 下界连接, 从而形成从Z 6030) 始, 以顺时针经两上界坐标H 44, S …, (38, 16) 至(22, 2) 的连续稳定区边界线, 等比、重等比及1, 2, 4递变都有三项。共有47种偶偶边界核素。(36, 16) 至(30, 10) 的特点与化学元素分类的三个铁磁性元素仅算一格, ～71号元素仅占一格相似。Z 57
(3) 同位素存在的新规律。综合各类核素以2等差、等比、重等比递变的分布规律, 把稳定范围常数44分解为2, 4, 8, 16, 8, 4, 2。两边顺延1,
[3, 4]
就形成了1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1。这种新规律能解释稳定区范围的基本特点。如稳定区上界为44, 差K 方向, 共有45列(加K =0) , 坐标H 44列包括坐标H =-1与0两列, 共有46列。
今后需要分析规律中‘1’与‘16’的具体位置, ‘1’可能位于坐标S =27, 45与H =14, 29, 45, 以及(40, 40) , (39, 39) , (32, 14) , (34, 45) , (32, 46) 。“16”分布在坐标S 26～42, 14～30, -16～0; H 14～30, H 44～60等。
(4) 放射区的H 上界是H =60或80[6]。以稳定区的边界规律为基础, 外推可预测核素放射区的边界。由偶Z 60～82上界的∃H =2, 4, 8递变, 再以∃H =16从坐标(38, 44) 向上递变至(38, 60) , (40, 60) 。确定的98与100恰是Cf 158Fm 160
38604060
256
50
260
目前放射核素上界。以稳定区左界的三个中点坐
标(20, 10) , (28, 20) , (36, 40) 为基础, 若从坐标H =0始, 以∃H =10, 10, 20, 20递变, 将至上界核124。如从坐标H 40以等比2递变, 将是核R f 164
4460素124。前者是以稳定区上区规律外推, 后两种R 2044480是以整个稳定区外推, 这需要将来实验检验。放射区的坐标S =68。在偶Z 界核对应区规
n
律中, 坐标S =26与2之和确定第一个坐标S ,
328328
7 一些推论与结果
(1) 正方形图中核素分布规律最优。在A , Z , N , S , H , K 中取两变量Z 2A , Z 2N , S 2H , K 2H , …的各种图中, 稳定区先由左下向右上递变,
再依次加减10确定对应的S , 关系式为:
n
(6) S n =26+2
n n +1
(7) =26+2+(-1) ・10S n ′
当n =1, 2, 3时, 得前三个区的两界坐标S :28, 38; 30, 20; 34, 44。当n =4时, 确定的坐标是
=32, 对应第三区的Z 66, 68, 70的下S 4=42, S 4′
界S 与S =32有Z 58的上界核素58。当n =Ce 84
32265时, 得S 5=58, S 5′=68。最大值恰是目前放射
142
核素区的边界。
以稳定区为基础, 得到包括放射区的规律可能是:2, 4, 8, 16的正反双循环, 在坐标S 以反方向递变, 在坐标H 以正方向从小到大递变。需要今后联系核性质深入分析。
目前, 核素分类还未完成, 需要进一步联系核性质确定新规律的具体细节, 把核整数场应用于核分布规律的研究[4], 确认同位素存在的新规律, 在核素分类基础上, 建立完善原子核的氘氚模型, 发展成统一的核结构理论。
以Z 、N 数关系研究同位素存在规律很可能是一个正确探索方向, 这需要大家, 尤其是青年学者参与, 争取早日完成核素分类, 为自然科学作出应有的贡献, 为中华民族增光。参考文献:
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8 瞻望核素分类前景
以新方法研究核素分类, 以偶偶界核规律外推, 如两坐标S >44, H >44就出现矛盾, 论证了稳定范围常数应为44[7], 分解常数442n 成。得到核素新基本规律是1, 1。, 具有新颖性与科学性。的, , 仅是普通核素中的一类, 幻数规律仅是局部。所以, 与幻数相比, 新2n 规律更具有普遍性, 为研究同位素的存在规律提供许多新课题, 开辟核素研究的新领域。
文献[4]已较详细地说明核素分类阶段成果, 以氘氚模型初步解释新规律, 依规律预言核素130B a 不稳定, 得到国际核数据网的证实[8, 9]。还需要检验核素氙2127是否确有天然丰度, 以及更多的证据支持新规律存在。
B a 74m ay be N atu ral R a 2
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13056
Fundam en ta l Law of D istr ibution for Stable Isotopes
W AN G Yu 2ying
(Cen ter of T echnology , L u ’an M inera l (G roup s ) Co m p any , Chang z h i 046204, Ch ina )
Abstract :In the square chart of nuclides w ith p aram eters of S =2Z -N , H =N -Z , it show s con 2
. U pp er li ～82is ∃H =2, 4, 8, and upp er stan t 44fo r stab le regi on of nuclides m its of even Z =60～-8and low er li m its of even Z =80～52are ∃H =2, 2, 4, 4, 8, 8re 2li m its of even K (=S -H ) =12
sp ectively . T he left li m its of stab le regi on connected w ith th ree cen tral po in ts are the nuclides of 70 116 192 30Zn 40, 48Cd 68, 76O s 116. T he new fundam en tal law is 1, 2, 4, 8, 16, 8, 4, 2, 1fo r distribu ti on of stab le [1**********]0iso top es . T he new law by m odel of nucleu s is m ade up of deu teron and triton in w h ich w ith 2of sp litting and degeneracy of energy levels . B ase li m iting law of stab le scop e , it is infered that upp er li m iting coo rdinates H =60o r 80and S =68p robab ly .
Key words :square chart of nuclides ; stab le iso top es ; law of distribu ti on ; m odel of deu teron and tri 2ton