鎳-62

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鎳-62(英語:Nickel-62, 62Ni)是的一種同位素,共有28個質子及34個中子

鎳-62是一種穩定同位素英语Stable isotope ratio,有著已知核種中最高的每一核子結合能英语nuclear binding energy(8.7945 MeV)[1][2]。通常鐵-56英语iron-56被認為是「最穩定的核子」,但這僅僅是因為鐵-56是所有核種當中每一核子「質量」最低的核子(而非每一核子結合能)。鐵-56擁有26/56個 = 46.43%質子,而鎳-62則只有28/62個 = 45.16%質子;而鐵-56擁有質子的比例較多,因而降低一定比率的平均每一核子質量,但對於結合能幾乎沒有影響。

特性[编辑]

鎳同位素的高結合能,通常會是宇宙中許多核反應(包括中子捕獲反應)的「最終產物」,也能夠解釋鎳元素的相對豐富度比較高──即便太空中最多的鎳同位素(由超新星爆炸產生)為鎳-58(最常見的同位素)及鎳-60(第二常見的同位素),其他的鎳穩定同位素(鎳-61、鎳-62及鎳-64)含量非常少。這種情況顯示大多數的鎳是從恆星核心坍塌並發生超新星爆炸當中,經中子捕獲中的R-過程產生出來;一旦鎳-56從超新星爆炸中脫離,就會迅速衰變成鈷-56,進而衰變成穩定的鐵-56。

與鐵-56的關係[编辑]

在所有同位素中核子結合最緊密的第二名與第三名分別為鐵-58與鐵-56,其結合能分別為8.7922 MeV與8.7903 MeV[3]

如上所述,鐵-56是所有核種當中每一核子質量最低的同位素(930.412 MeV/c2)僅次於鎳-62的930.417 MeV/c2以及鎳-60的930.420 MeV/c2。而且如上所述,這種情形與結合的核子數量並不衝突,因為鎳-62有較多比例的中子,而中子質量比質子大。

如果排除電子雲,只計算原子核的質量,鐵-56仍然是每一核子最低質量的原子核(930.175 MeV/c2),其次為鎳-60的930.181 MeV/c2及鎳-62的930.187 MeV/c2

對於鐵-56高核子結合能的誤解,可能起源於天體物理學[4]。在恆星核合成的過程當中,光致蛻變以及氦核作用的競爭,導致鎳-56的生成量比鎳-62多(鐵-56是在鎳-62拋出恆星外後衰變而成)。鎳-62是超新星生命結束時矽燃燒過程的自然最終產物,從碳-4原子開始,藉由氦核作用捕獲14個α粒子,最後形成鎳-62。超新星燃燒中氦核作用結束於鎳-62,因為鎳-62在加入一顆α粒子(也就是氦原子)產生鋅-60時會消耗能量而非釋放能量。

即便如此,28個鎳-62原子融合成31個鐵-56原子時,會釋放出0.011 u的能量;因此,假設經手徵性異常英语Chiral anomaly所進行的質子衰變速度非常慢,這種沒有質子衰變的膨脹宇宙未來就會充斥著鐵星而非「鎳星」。

參見[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ The Most Tightly Bound Nuclei
  2. ^ N R Sree Harsha, "The tightly bound nuclei in the liquid drop model", Eur. J. Phys. 39 035802 (2018), https://doi.org/10.1088/1361-6404/aaa345
  3. ^ WWW Table of Atomic Masses. 互联网档案馆存檔,存档日期2010-11-24. G. Audi, A.H. Wapstra and C. Thibault (2003). Nuclear Physics A, 729, p. 337.
  4. ^ Fewell, M. P. (1995) "The atomic nuclide with the highest mean binding energy," American Journal of Physics 63 (7): 653-58.