Можно ли получить изотоп элемента, полностью лишенный нейронов

Поскольку количество протонов определяет количество электронов, которые, в свою очередь, определяют свойства данного элемента, а нейтроны, в некотором роде, плотность, можно ли создать изотоп данного элемента (допустим, ртути), полностью лишенный нейронов? И какое, чисто теоретически, влияние это окажет на атом?

ОТВЕТ

В атомном ядре есть протоны, которые являются заряженными частицами, и нейтральные нейтроны. Вместе они называются нуклонами. Протоны отталкиваются друг от друга, но ядро держится вместе, потому что нуклоны притягиваются друг к другу ядерными силами. 

Если бы мы попытались построить ядро, состоящее только из протонов, сила кулоновского отталкивания была бы слишком велика, и такое творение немедленно распалось бы на отдельные протоны.

Кроме того, в микроскопическом мире мы наблюдаем явление квантования свойств объектов, например, углового момента, который может принимать только определенные фиксированные величины. 

Нуклоны - это частицы, называемые фермионами, которые не любят оставаться вместе - в одном и том же месте может находиться только один фермион с заданным набором квантованных характеристик. 

Возвращаясь к примеру углового момента, который в классической механике соответствует вращению объекта вокруг другого, если мы поместим в ядро последовательные протоны, нам нужно убедиться, что они имеют разные его значения.

Это означает, что следующие друг за другом протоны или нейтроны должны вращаться все быстрее и быстрее вокруг центра ядра. Это, конечно, делает все труднее и труднее удерживать их там, и это еще одна причина, почему нельзя сделать ядро только из протонов или только из нейтронов.

Поэтому лучше всего иметь примерно одинаковое количество протонов и нейтронов - большинство ядер легких элементов, встречающихся на Земле, построены именно так, например, углерод имеет 6 протонов и 6 нейтронов, кислород - 8 протонов и 8 нейтронов и т.д. Только для более тяжелых ядер целесообразно иметь немного больше нейтронов, которые притягиваются друг к другу, но не отталкиваются, например, золото содержит 79 протонов и 118 нейтронов. 

Конечно, можно попытаться создать ядра, содержащие неоптимальное число протонов и нейтронов. Теоретические прогнозы говорят, что существует около 8000 таких комбинаций. Большинство из них подвергнутся радиоактивным превращениям, которые будут направлены на формирование ядер со стабильным количеством нуклонов каждого типа.