... Das Element Rhenium hat ein Isotop mit der Massenzahl 187,
und das zerfällt über einen Betazerfall in Osmium (natürlich auch mit
der Massenzahl 187).
Hat man ein vollständiges neutrales Atom vorliegen, d.h. sind alle 75
Elektronen vorhanden beträgt die mittlere Lebensdauer 60 Mrd. Jahre.
Bei der GSI zwingt man die Atome aber zum Striptease, d.h. man entreißt
ihnen einige oder gar alle Elektronen, und jetzt hat Rhenium noch die
schöne Eigenschaft, daß die Betaenergie gut zu atomaren
Bindungsenergien paßt. Da jetzt ja Elektronen fehlen, sind Plätze in
den atomaren Zuständen frei geworden (man erinnere sich daran, daß
Elektronen Fermionen sind und daher immer nur brav eins in einem
Einteilchenzustand Platz findet). Wie gesagt, ist die
Betazerfallsenergie günstig, so daß sie ziemlich gut zu einem atomaren
Bindungszstand paßt. Das Elektron vom Betazerfall kommt also aus dem
Kern und macht es sich im freien atomaren Bindungszustand gemütlich.
Dazu braucht es weit weniger Energie als ganz aus dem Anziehungsbereich
des Kerns herauszufliegen. Es ist also viel einfacher, das Elektron aus
dem Kern zu befördern, und das hat einen drastischen Effekt: Die
mittlere Lebensdauer von ionisierten Rhenion 187 ist bloß noch ein paar
Jahre (so um die 10 wenn ich mich recht entsinne), d.h. es lebt um
einen Faktor von 1-10Mrd. kürzer!
--
Hendrik van Hees Texas A&M University
Phone: +1 979/845-1411 Cyclotron Institute, MS-3366
Fax: +1 979/845-1899 College Station, TX 77843-3366
http://theory.gsi.de/~vanhees/ mailto://hees@comp.tamu.edu
[Цитата конец]
Так как мало кто знает немецкий переведу.
[Перевод начало]
... Элемент Рений имеет изотоп с массовым числом 187, и распадается посредством бетта-распада в осмий (естественно тоже с массовым числом 187).
Если имеется в распоряжении полный нейтральный атом, т.е. все 75 электронов в наличие средняя продолжительность жизни составляет 60 миллиардов лет. В GSI же их заставляют заниматься стриптизом, т.е. с них срывают несколько или даже все электроны, и теперь Рений имеет еще интересное свойство, что бетта-знергия хорошо подходит к связанным состояниям. Таким образом электрон от бетта-распада приходит из ядра и распологается уютно в свободном связанном состоянии атома. Для этого ему требуется намного меньше энергии чем вылететь полностью из зоны притяжения ядра. Таким образом становится намного проще принудить электрон покинуть ядро, что приводит к разительному эффекту: средняя продолжительность жизни ионизированного Рения 187 составляет всего пару лет (где-то около 10 если не ошибаюсь), т.е. он живет в 1-10 миллиардов раз короче!
[Перевод конец]
Подпись автора говорит сама за себя. Указанный институт является очевидно http://www.gsi.de/ где сам свтор собственно и работает.
Так вот утверждение ученных, что наша Земля существует уже 5-6 миллиардов лет может быть фикцией. Даже исходя из стандартной модели образования Земли сталкиваещься с проблемой. Утверждается, что в начале зарождения она представляла из себя огненый шар. Т.е. фактически вещество было ионизированно. Тогда по меньшей мере ионы Рения 187 должны были еще в течении десятка лет исчезнуть. Почему они существуют еще сейчас (при чем как раз Рений 187 зачастую используют для датирования особо старых пород)?
Так что 5-6 миллиардов лет земной истории могло и не быть...
В сущьности даже нет необходимости, чтобы законы физики 10000 лет назад были другими. Достаточно предположить, что сразу после Творения материя находилась в возбужденном состоянии. Стабильные ядра оставались стабильными, а нестабильные ускоренно распадались.
Вам уже писали, что возбужденное состояние, кроме всего прочего, означает весьма сильно нагретое. Речь идет о миллиардах градусов. Что бы осталось от Земли, если бы она при своем создании была подогрета до такой температуры? Разлетелась бы на атомы по окрестностям солнечной системы.
Постепенно (тысячи лет?) энергия адсорбировалась вакуумом и радиоактивный распад замедлился.
Вакуум умеет адсорбировать энергию? Ну вот уже закону сохранения энергии досталось :)))
Еще раз. Если даже , предположим, для перевода атомов в возбужденное состояние, такие температуры не нужны, то все равно, ускорение распада в миллион раз приведет к увеличению энерговыделения тоже в миллион раз. При существующей скорости распада, большая часть недр планеты нагрета довольно сильно, а тут... В результате Землю все равно испарим :))
Астрономические наблюдения уже затрагивались.
Впрямую с помощью годового параллакса мы можем измерять удаления всего лишь до 100 световых лет. Оценки для больших удалений делаются на базе всевозможного рода физических гипотез, правильность которых также можно поставить под сомнение.
Вовсе не гипотез, а хорошо проверенных опытных данных. Вы думаете расстояние до Туманности Андромеды измерили при помощи красного смещения? Так оно у нее не красное, а синее :)))
Например, измерение расстояния с помощью периодических звезд, цефеид. Период изменения их яркости, зависит от их светимости. Расстояние до ближайших цефеид определяют по параллаксу, а дальше измеряют яркость и период цефеид в той же Андромеде и вычисляют расстояние.
Есть и другие методы, которые позволяют проверять друг друга.
можно оценить, что на наблюдаемое закручивание руковов на полтора оборота ей понадобилось бы не больше 100 миллионов лет.
Звезды в галактике движутся совсем не так, как планеты в солнечной системе, расчет неправильный.
> Не законы физики были другими, а существующие физические теории не подходят для описания процессов происходивших в самом начале Большого взрыва.
В сущьности даже нет необходимости, чтобы законы физики 10000 лет назад были другими. Достаточно предположить, что сразу после Творения материя находилась в возбужденном состоянии. Стабильные ядра оставались стабильными, а нестабильные ускоренно распадались. Постепенно (тысячи лет?) энергия адсорбировалась вакуумом и радиоактивный распад замедлился. Возможно, что процесс охлаждения и дальше продолжается и через тысячу лет радиоактивные элементы будут еще медленнее распадаться.
> Проверить можно. Если бы законы физики менялись со временем, то физические процессы протекали бы по другому. Поскольку мы реально наблюдаем процессы происходившие миллионы и миллиарды лет назад, (В соседних и более далеких галактиках) и они не отличаются от тех что у нас рядом, то из этого делается вывод, что законы физики во времени не меняются.
Астрономические наблюдения уже затрагивались.
Впрямую с помощью годового параллакса мы можем измерять удаления всего лишь до 100 световых лет. Оценки для больших удалений делаются на базе всевозможного рода физических гипотез, правильность которых также можно поставить под сомнение.
Хаблл оценивал возвраст Вселенной в 2 миллиарда лет, основываясь исключительно на астрономических наблюдениях. Так как радиоактивное датирование давало для возвраста Земли 4.6 миллиардов лет, пришлось хаббловскую оценку раздуть до 12 миллиардов лет.
Другими словами сами по себе астрономические наблюдения не могут дать прямую информацию о старости какого-либо космического объекта.
Более того спиральные галактики непосредственно указывают на то, что они сами не могут иметь возвраст в миллиарды лет. Например, ближайшая к нам спиральная галактика Туманность Андрмеды. Согласно картинки
можно оценить, что на наблюдаемое закручивание руковов на полтора оборота ей понадобилось бы не больше 100 миллионов лет. Другими словами, она должна бать намного моложе Земли. То же касается и прочих спиралных галактик, включая и нашу. Т.е. получется сначало образовалась Земля, а миллиарды лет спустя галактика к которой она сейчас находиться?
Последняя уловка - законы физики были тогда совсем другими, теории относительности и квантовой механики для описания начальной стадии большого взрыва не применимы.
Не законы физики были другими, а существующие физические теории не подходят для описания процессов происходивших в самом начале Большого взрыва. Каждая физическая теория имеет свои границы применимости. Так например для небольших скоростей и не очень сильных гравитационных полей достаточно формул классической механики. Точнее использование формул теории относительности дает практически такие же результаты. Для околосветовых скоростей и сверхсильных гравитационных полей приходится пользоваться только формулами теории относительности.
Датирование возвраста Земли в 4.6 миллиардов лет базируется на предположении, что законы физики оставались без изменения на протяжении всех этих 4.6 миллиардов лет. А если нет? Проверить сами понимаете нельзя.
Проверить можно. Если бы законы физики менялись со временем, то физические процессы протекали бы по другому. Поскольку мы реально наблюдаем процессы происходившие миллионы и миллиарды лет назад, (В соседних и более далеких галактиках) и они не отличаются от тех что у нас рядом, то из этого делается вывод, что законы физики во времени не меняются.
> Предлагаю спуститья на землю. В приведенных работах применялись самые разные ухищирения для охлаждения ионов и поддержания их в заданом состоянии. В природе этого нет. Вы можете встретить в космосе свободные протоны, альфа-частицы и электроны. Может быть ядра лития и бериллия (хотя сильно сомневаюсь 1s оболочка так привлекательна для электронов). Но уж ни в каким случае что-либо тяжелее бора. А по-сему рассуждать о сколько-нибудь значительном ускорении распада несколько некорректно.
Такие частности я и не подразумевал. Мой ход мыслей навеян теорией большого взрыва. Хотя теории уже 80 лет, но ученые так и не могут добраться до самого начала взрыва. Последняя уловка - законы физики были тогда совсем другими, теории относительности и квантовой механики для описания начальной стадии большого взрыва не применимы.
Но тогда какой смысл в 12 миллиардах лет, если с таким же успехом можно предположить, что законы физики были другими каких-нибудь 10000 лет назад!
Датирование возвраста Земли в 4.6 миллиардов лет базируется на предположении, что законы физики оставались без изменения на протяжении всех этих 4.6 миллиардов лет. А если нет? Проверить сами понимаете нельзя. Поэтому реально в цифру 12 миллиардов ученым приходиться верить также как верующим в 6300.
***если Земля действительно была огненным шаром,****
Я понял. Наше понимание "горячего" сильно расходятся. Вы понимаете "горячее" в обыденном смысле. Я же смотрю на горячее с колокольни физики высоких плотностей энергии. А для фвпэ 100 эВ температуры (1.14 миллиона К) это чуть тепленькая плазма.
***то таким образом был бы ускорен распад и прочих радиоактивных элементов, распадающихся бетта-распадом, пусть не в миллиарды раз, но ускорен.***
Повторю опять. Для того, чтобы ободрать все электоны с мало-мальски тяжелого элемента нужно достичь чудовищных (даже с точки зрения фвпэ температур). С учетом массы нашего шарика, я могу утверждать, что даже мало-мальски высокие температуры привели бы к его разлету. Не говоря уж о температурах в десятки кэВ.
****сам по себе радиоактивный распад может быть значительно ускорен. Каким образом - мы знаем теперь, что по меньшей мере ионизацией. ***
Предлагаю спуститья на землю. В приведенных работах применялись самые разные ухищирения для охлаждения ионов и поддержания их в заданом состоянии. В природе этого нет. Вы можете встретить в космосе свободные протоны, альфа-частицы и электроны. Может быть ядра лития и бериллия (хотя сильно сомневаюсь 1s оболочка так привлекательна для электронов). Но уж ни в каким случае что-либо тяжелее бора. А по-сему рассуждать о сколько-нибудь значительном ускорении распада несколько некорректно.
Вы правы - версий до и больше. Одна конкурирует с другой. И уж не знаешь какой в коце концов доверять ;-)
Из второго перевода следует, что опыты производились еще с Диспорсием 163. Кроме того говорится о связанном бета-распаде как распаде общего характера, т.е. действительного в принципе для любого радиоактивного элемента, который распадается путем обычного бетта-распада.
Поэтому я отхожу от моего первоначаьного утверждения, что только Рений 187 должен был полностью исчезнуть, а перехожу к предположнию, что если Земля действительно была огненным шаром, то таким образом был бы ускорен распад и прочих радиоактивных элементов, распадающихся бетта-распадом, пусть не в миллиарды раз, но ускорен.
Но как я уже неоднократно замечал, что дело даже не конкретно в ионизации, а в том что сам по себе радиоактивный распад может быть значительно ускорен. Каким образом - мы знаем теперь, что по меньшей мере ионизацией. Не исключенно, что существуют и другие факторы.
***Даже исходя из стандартной модели образования Земли сталкиваещься с проблемой. Утверждается, что в начале зарождения она представляла из себя огненый шар. ***
Как интерестно.... Я слышал другую версию. Но допустим. Допустим даже то, что в этом "огненном шаре" рений 187 был ободран полностью. Прикинем температуру этого шарика. Я не помню энергии первой характеристической линии рения, но я помню ее для вольфрама. Это 61 кэВ. Т.к. вольфрам сосед рения (заряд ядра вольфрама меньше на единицу) - это будет честная оценка.
Итак, энергия первой характкристической линии примерно равна электронной температуре плазмы, способной ободрать данный атом. Произведя несложные вычисления, получаем релятивистскую плазму...... ОЙ! Температура в 61 кэВ? Это сверхновая, батенька. В самом самом худшем случае- ядро голубого гиганта.......
> Но ведь это уже другой элемент! Заряд ядра-то изменился! Мне непонятно, как этот эффект может повлиять на пероод полураспада изотопа. Пусть электрон не смог вылететь, но ядро-то уже другого элемента!
А что вы можете в принципе ожидать от радиоактивного распада? Как ветта-распад так и альфа-распад приводят однозначно к образованию нового элемента.
Например в
http://himia.studentu.ru/referats/89722/
написанно следующее:
"Радиоактивный распад атомных ядер калия-40 идет одновременно двумя путями. Примерно 88% калия-40 подвергается бета распаду и превращается в кальций-40. Но в 12 случаях из 100 (в среднем) ядра калия-40 не излучают, а, наоборот, захватывают по одному электрону с ближайшей к ядру К-орбиты («К-захват»). Захваченный электрон соединяется с протоном – образуется новый нейтрон в ядре и излучается нейтрино. Атомный номер элемента уменьшается на единицу, а масса ядра остается практически неизменной. Так калий превращается в аргон."
Жаль конечно, что опыты не проводились с калием-40, а то было бы больше ясности.
При этом возникаюший во время бетта-распада электрон излучается не как свободная частица, а сразу же ловиться однин и незанятых состояний того же атома.
Но ведь это уже другой элемент! Заряд ядра-то изменился! Мне непонятно, как этот эффект может повлиять на пероод полураспада изотопа. Пусть электрон не смог вылететь, но ядро-то уже другого элемента!
> А можно ссылку на публикацию в журнале или препринт (хотя бы на английском)? А то что-то я не понял пока механизма влияния электронных оболочек на бета-распад в ядре.
Извиняюсь, что я с немецкими ссылками, но буду самотверженно переводить, причем ручаюсь, что перевожу корректно, ничего не прибавляя и ничего не убавляя.
Seit hochgeladene Ionen für viele Stunden ohne wesentliche Verluste in Schwerionen-Speicherringen zirkulieren können, lassen sich auch einige andere Prozesse, die in heißen Sternplasmen ablaufen, in einem irdischen Laboratorium studieren. So konnte am ESR eine vor mehr als 40 Jahren vorhergesagte besondere Form des radioaktiven Beta-Zerfalls, der sogenannte gebundene Beta-Zerfall, zum ersten Mal beobachtet und vermessen werden. Dabei wird das im Beta-Zerfall erzeugte Elektron nicht wie im normalen Beta-Zerfall als freies Teilchen emittiert, sondern von einem unbesetzten Zustand des selben Atoms gleich wieder eingefangen. Für neutrale Atome, die auf der Erde den Normalzustand der Materie bilden, hat dieser gebundene Beta-Zerfall nur geringe Bedeutung, denn die Plätze in den diskreten Energieschalen sind in neutralen Atomen alle besetzt. In der Sternmaterie, wenn die Atome ihre Hüllenelektronen ganz oder teilweise verloren haben, kann der gebundene Beta-Zerfall hingegen ein wichtiger - oder sogar der einzige - Zerfallsprozeß sein.
Ein besonders interessanter Fall ist gegeben, wenn das Elektron mit der ihm zur Verfügung stehenden Zerfallsenergie nicht mehr das Atom verlassen kann. Dann ist für das neutrale Atom ein Beta-Zerfall nicht möglich, es bleibt stabil. Für das ionisierte oder gar nackte Atom hingegen ist ein gebundener Beta-Zerfall erlaubt - und es zerfällt. Auf diese Art können nackte Atome ein wesentlich kürzeres Leben als mit Elektronen "bekleidete" Atome haben. Genau dies ist der Fall für das Nuklid Dysprosium mit der Massenzahl A = 163 und der Ordnungszahl Z = 66.
Dieses Isotop wurde am Experimentier-Speicherring ESR benutzt, um den gebundenen Beta-Zerfall erstmals nachzuweisen und die dazugehörige Halbwertzeit zu bestimmen.
[Цитата конец]
[Перевод начало]
Голые ионы живут иногда меньше
С тех пор как высокозаряженные ионы несколько часов без существенных потерь могут циркулировать в кольцевом ускорителе тяжелых ионов, позволяют себя исследовать в земной лаборатории также некоторые другие процессы, которые происходят в горячих плазмах звезд. Так оказалось возможным в ESR в первый раз наблюдать и измерить еще за 40 лет предсказанную особую форму радиоактивного бетта-распада, так называемый связанный бетта-распад. При этом возникаюший во время бетта-распада электрон излучается не как свободная частица, а сразу же ловиться однин и незанятых состояний того же атома. Для нейтральных атомов, которые на Земле образуют обычное состояние материи, этот связанный бетта-распад имеет лишь малое значение, потому что места в дискретных энергетических оболочках нейтральных атомов все заняты. В материи звезд, если атомы электронные оболочки совсем или частично потеряли, связанный бетта-распад является напротив важным - или даже единственным - процессом распада.
Особенно интересный случай, если электроны с имеющийся в их распоряжении энергией бетта-распада больше не могут покинуть атом. Тогда бетта-распад для нейтрального атома является не возможным и он остается стабильным. Для ионизированного или голого атома напротив связанный бетта-распад разрещен и он распадается. Таким образом голые атомы могут иметь значительно короткую жизнь чем одетые электронами атомы. Именно это является случаем для Диспросия Dysprosium с массовым числом А = 163 и порядковым числом Z = 66.
Этот изотоп был использован в Experimentier-Speicherring ESR, чтобы впервые подтвердить существование связанного бетта-распада и определить присущее ему время полураспада.
[Перевод конец]
Так что дело не только в Рении 187. Кстате в других местах статьи указывается, Experimentier-Speicherring ESR как раз и принадлежит GSI, который находиться в Дармштате. Кроме того замечено, что подобные эксперименты возможны только еще в американской лаборатории Livermore-Laboratorium.
И много датировок построено ра рубидии? Вроде как большой возраст определяется калий/аргоновым методом. К слову. Методы позволюящие датировать большой возраст плохо работают на маленьких временах и наоборот. Впрочем сиё неудимительно если померить толщину волоса обычной сантиметровой линейкой, то вполне можно получить 1/4мм. И это будет в десятки (если не сотни) раз больше, чем реальная толщина.
> В лаборатории мне сказали, что строго говоря, могут, так как электронная плотность влияет на уровни энергии в ядре, но это очень слябый эффект, и вряд ли есть экспериментальные данные на этот счет.
Значит отстают ;-)
> Я зашел на http://theory.gsi.de/~vanhees/, там есть список его публикаций. Этот человек работает в области квантовой теории поля и физики элементарных частиц, но я не нашел его публикаций по ядерной физике.
Области я бы сказал смежные. Сам он по-виимому ядерной физикой не занимается, но наверняка общается со своими коллегами по институту, которые этим занимаются. Не наврал же он в конце-концов!
