Regula de excludere Mattauch-Shchukarev ( regula Mattauch ) este una dintre legile fizicii nucleare , observată în anii 1920 de chimistul sovietic S. A. Shchukarev [1] și formulată în final în 1934 de fizicianul german Josef Mattauch[2] .
Esența regulii este că în natură nu pot exista două izobare stabile , ale căror încărcături ale nucleului diferă cu unul. Cu alte cuvinte, dacă orice element chimic are un izotop stabil , atunci cei mai apropiați vecini ai săi din tabel nu pot avea izotopi stabili cu același număr de masă .
Regula explică, în special, absența izotopilor stabili în tehnețiu , în ciuda faptului că acesta se află în tabelul periodic cu mult înainte de plumb : molibdenul și ruteniul învecinați au izotopi stabili cu numere de masă 92, 94, 95, 96, 97, 98, 100 [3] și respectiv 96, 98, 99, 100, 101, 102, 104 [4] .
Excepția de la regulă sunt trei perechi de izobare. Una dintre aceste perechi este formată din izobarele stabile 123Sb și 123Te . În realitate, 123 Te nu este beta-stabil, trebuie să se descompună prin captarea electronilor în 123 Sb, cu toate acestea, acest proces nu a fost încă descoperit din cauza timpului de înjumătățire extrem de lung - dezintegrarea este suprimată datorită energiei scăzute a tranziția beta (53 keV) și o diferență semnificativă a spinurilor nucleelor părinte și fiice ( 1 ⁄ 2 și 7 ⁄ 2 , respectiv). Alte două perechi izobare de vecini, în care degradarea beta nu a fost încă detectată, sunt formate din tantal metastabil-180m, acestea sunt perechi 180 Hf - 180m Ta și 180m Ta - 180 W. Tantalul-180m este singurul nuclid metastabil ( izomer ) care există în amestecul izotopic natural, dezintegrarea beta-minus la 180 W, captarea de electroni la 180 Hf și tranziția izomeră la starea fundamentală la 180 Ta sunt teoretic disponibile, dar niciunul dintre aceste procese nu a fost încă observat experimental. Aceste procese sunt puternic suprimate datorită spinului nuclear ridicat al izotopului părinte ( J = 9). În același timp, starea fundamentală de 180 Ta este beta-activă cu un timp de înjumătățire de 8.152 ore.
Oricare doi atomi izobari adiacenți într-un lanț izobar (adică având aceeași compoziție a nucleului până la înlocuirea unui neutron cu un proton sau invers) au mase diferite. Drept urmare, legea conservării energiei permite dezintegrarea spontană beta a unuia dintre atomii (mai masivi) în altul. Aici, dezintegrarea beta se referă la unul dintre cele trei procese:
De menționat că regula interzice existența perechilor stabile, dar nu limitează prezența în amestecul izotopic natural de perechi, unul dintre componentele căruia este un nuclid radioactiv cu viață lungă, iar al doilea este stabil. Există destul de multe astfel de perechi - de exemplu, 115 In și 115 Sn, 176 Lu și 176 Hf etc.