В настоящее время общепринято разделение всех разновидностей атомных ядер на две группы: нерадиоактивные и радиоактивные, хотя и существует гипотеза П. Ланжевена о всеобщей радиоактивности, которую поддерживали Ф. Содди, В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман и другие учёные.

Обнаружение "долгоживущей" радиоактивности у ядер, представленных в таблице 1, подтверждает эту гипотезу, тем более, что к известным видам радиоактивного распада ( бета-распад, электронный захват, альфа-распад, гамма-излучение, спонтанное деление ядер - распад ядра на два осколка сравнимой между собой массы) относятся и более редкие виды распада ядер: испускание ядрами одного или двух протонов или нейтронов, а также испускание кластеров - лёгких ядер от углерода-12 до серы-32. Во всех видах радиоактивности (кроме гамма-излучения) изменяется состав ядра: число протонов Z, массовое число A, или и то и другое [1].

Очевидно, что гипотеза всеобщей радиоактивности тесно связана с проблемой эволюции и происхождения химических элементов и атомных ядер, являющейся предметом изучения ядерной астрофизики [2]. Ядерная астрофизика представляет собой применение результатов, полученных в области лабораторной и теоретической ядерной физики, к астрономическим объектам для объяснения их природы, источников энергии, возраста и особенностей химического состава.

Советские учёные В. Г. Фесенков и Н. Н. Парийский, используя различные астрофизические данные, вычислили среднюю продолжительность жизни нерадио-активного атома и получили примерно 10¹⁷ лет, что по порядку соизмеримо с некоторыми периодами полураспада ядер таблицы 1.

Известно, что с порядкового номера Z=83 радиоактивность есть явление универсальное, с "островом" больших периодов полураспада у тория и урана. Здесь же начинается явление спонтанного распада ядер.

В естественных условиях на Земле существует около 40 альфа-радиоактивных нуклидов, которые объединены в три радиоактивных ряда (семейства), которые включают уран-236 (А=4*n), где n - целое число; уран-238 (А=4*n+2), уран-235 (А=4*n+3). К этим рядам относится и четвёртый ряд, который включает нептуний-237 (А=4*n+1), нуклиды которого успели распасться за время существования Земли.

После цепочки последовательных распадов в конце каждого ряда образуются "стабильные" ядра с близким или равным магическим числам количеством протонов или нейтронов (Z=82, N=126), соответственно свинец-208, свинец-206, свинец-207 и висмут-209. Альфа-распады перемежаются с бета-распадами, т.к. при альфа-распадах конечные ядра, оказываются всё дальше от линии бета-стабильности, то есть перегруженные нейтронами.

В популярной работе [3] сообщается: "...наши современные знания в области микромира приводят к выводу, что никакие космологические аргументы не могут быть приняты во внимание при выборе теории происхождения ядерных видов. В то же время старая идея о построении всех элементов в звёздах совмещается с любой космологической моделью".

Гипотеза Г. Гамова и других, что большинство химических элементов образовались из нейтронного "моря" на ранних стадиях эволюции Вселенной, возбудила интерес к синтезу атомных ядер, однако, она не касалась индивидуальных свойств атомных ядер, главным из которых является их распространённость в различных объектах Вселенной. Экспериментальное определение и теоретические оценки распространённости элементов и их изотопов касаются отдельных групп ядер и основной предпосылки, что элементы синтезируются в звёздах на различной стадии их эволюции [2]. "О, я ничего не знаю о тяжёлых ядрах, а занимаюсь только лёгкими ядрами", - так определил поле своих работ известный американский учёный У. Фаулер, которому была посвящена указанная выше монография.

В статье А. Дж. У. Камерона "Содержание химических элементов и нуклидов в Солнечной Системе" представлены две таблицы: одна - о содержании различных элементов в Солнечной Системе различных авторов, другая - о содержании нуклидов в зависимости от массового числа. Совершенно справедливо отмечается, что с точки зрения нуклеосинтеза первая таблица не очень интересна. В таблице два сделана попытка сопоставить каждому более тяжёлому, чем протон, нуклиду определённый процесс нуклеосинтеза, который вносит наибольший вклад в его космическую распространённость. "Для наиболее лёгких нуклидов и нуклидов промежуточных масс приведённые сопоставления могут выглядеть сомнительными в тех случаях, когда механизмы нуклеосинтеза не настолько хорошо изучены, чтобы можно было бы достаточно точно предсказывать ожидаемый выход нуклидов. Здесь имеется ещё много нерешённых задач ядерной астрофизики".

В другой работе Дж. Л. Гринстейна "Сравнение данных наблюдений звёзд с теорией нуклеосинтеза" в связи с открытием П. В. Мэррила, установившего присутствие нестабильного элемента технеция в звёздах класса S, был сделан вывод о том, что в звёздах протекают ядерные процессы в современную эпоху

Ядерная астрофизика поставила и исследовала некоторые короткоживущие нуклиды в ранней Солнечной Системе, являющиеся радиоактивными, но которые могли образоваться в процессах нуклеосинтеза и войти в состав вещества протосолнечных туманностей [2]. Установлено, что аллюминий-26 - как самый короткоживущий нуклид - присутствовал в Солнечной Системе в прошлом.

Д.Клейтон, один из редакторов [2], пишет: "Существует 81 стабильный элемент, наряду с многочисленными изотопам: число изотопов изменяется от одного для натрия, например, и до 10 для олова; всего известно 280 стабильных разновидностей ядер. Распространенность этих ядер в Солнечной Системе дает 280 экспериментальных точек для теории, к которой добавляются все известные относительные распространенности ядер на других звездах". При такой же, только более конкретной и точной постановке задачи, неясным вопросом является как раз вопрос об адекватном числе экспериментальных точек будущей теории, который в настоящем можно свести к проблеме выбора правильного числа первичных, долгоживущих изотопов у каждого элемента с добавкой всего восьми долгоживущих нуклидов (точнее пяти при замене числа 280 на более правильное значение 283, найденное по факту присутствия относительной распространенности изотопа в элементах с Z<83). Таким образом, число "первичных" долгоживущих природных изотопов у каждого элемента с учетом астрофизических данных будем считать точно определенным только для элементов до ядерной границы стабильности Z=83. Для элементов с Z>83 определение этого параметра остается неизвестным и нуждается в дискретной экстраполяции до постулированной в работе [4] верхней границы существования элементов Z=144=F₁₂ (где Fi-числа Фибоначчи). То есть, число природных долгоживущих ядерных разновидностей элементов с Z<83 численно равно удвоенной верхней границе элементов. Очевидно, что такая "фрактальная" взаимосвязь таких разнородных параметров как число ядерных видов и граничного зарядового номера нуждается в теоретическом и экспериментальном обосновании. Естественно по индукции предположить, что сумма всех природных разновидностей ядер равно удвоенному следующему за F₁₂ числу F₁₃=233 и тогда общее число изотопов элементов до верхней границы элементов Z=144, будет 466=2*233, а тогда число природных долгоживущих изотопов элементов в интервале зарядовых номеров 83<Z<144 ,будет равно 178=2*89=2*F₁₁. Этот же результат можно получить и с помощью закономерностей распределения чисел природных изотопов в нечетных периодах таблицы Д.И. Менделеева: число первичных природных изотопов элементов седьмого периода подчиняется формуле N=21/4*n²-13*n+47/4 при n=1,3,5,7. Получим числа: 4,20,78 и 178, где первые три числа соответствуют числам природных долгоживущих нуклидов, находящихся в первом, третьем и пятом периодах таблицы.

Приведенные выше формулы для радиоактивных семейств элементов с Z>83 при правильном выборе первичных (долгоживущих) нуклидов распространяются на стабильные или долгоживущие изотопы элементов с Z<83. Причем, оказывается, что для каждого радиоактивного ряда, начиная с изотопов свинца-206,207, 208 и висмута-209 и кончая изотопами водорода 1, 2 и гелия 3,4, числа стабильных изотопов в каждом ряде равны числам Фибоначчи: при массовых числах вида 1. А=4*n - 89=F₁₁; 2. А=4*n+1 - 55=F₁₀; 3. А=4*n+2 - 89=F₁₁: 4. А=4*n+3 - 55=F₁₀. Таким образом, все существующие в Природе ядерные разновидности элементов, т.е. все изотопы описываются формулами радиоактивных рядов, а числа стабильных (долгоживущих) изотопов описываются двумя последовательными числами Фибоначчи.

формате PDF (214Кб)