Mattauch-Shchukarev-uteslutningsregeln ( Mattauch-regeln ) är en av kärnfysikens lagar , uppmärksammad på 1920-talet av den sovjetiske kemisten S. A. Shchukarev [1] och slutligen formulerad 1934 av den tyske fysikern Josef Mattauch[2] .
Kärnan i regeln är att i naturen inte kan existera två stabila isobarer , vars laddningar av kärnan skiljer sig åt med en. Med andra ord, om något kemiskt element har en stabil isotop , kan dess närmaste grannar i tabellen inte ha stabila isotoper med samma massnummer .
Regeln förklarar i synnerhet frånvaron av stabila isotoper i teknetium , trots att det finns i det periodiska systemet långt före bly : dess närliggande molybden och rutenium har stabila isotoper med massnummer 92, 94, 95, 96, 97, 98, 100 [3] respektive 96, 98, 99, 100, 101, 102, 104 [4] .
Undantaget från regeln är tre par isobarer. Ett av dessa par bildas av de stabila 123Sb- och 123Te- isobarerna . I verkligheten är 123 Te inte betastabil, den måste sönderfalla genom elektronfångning i 123 Sb, dock har denna process ännu inte upptäckts på grund av den extremt långa halveringstiden - sönderfallet undertrycks på grund av den låga energin hos beta-övergång (53 keV) och en signifikant skillnad i spinn av förälder- och dotterkärnorna ( 1 ⁄ 2 respektive 7 ⁄ 2 ). Två andra isobarpar av grannar, i vilka beta-sönderfall ännu inte har upptäckts, bildas av metastabil tantal-180m, dessa är par 180 Hf - 180m Ta och 180m Ta - 180 W. Tantal-180m är den enda metastabila nukliden ( isomer) ) som finns i den naturliga isotopblandningen, beta-minus-sönderfall vid 180 W, elektroninfångning vid 180 Hf och isomer övergång till grundtillståndet vid 180 Ta är teoretiskt tillgängliga, men ingen av dessa processer har ännu observerats experimentellt. Dessa processer är starkt undertryckta på grund av det höga kärnspinnet hos moderisotopen ( J = 9). Samtidigt är grundtillståndet på 180 Ta beta-aktivt med en halveringstid på 8,152 timmar.
Alla två isobariska atomer som gränsar till en isobarisk kedja (det vill säga har samma sammansättning av kärnan fram till ersättningen av en neutron med en proton eller vice versa) har olika massor. Som ett resultat tillåter lagen om bevarande av energi spontant beta-sönderfall av en av de (mer massiva) atomerna till en annan. Här hänvisar beta-förfall till en av tre processer:
Det bör noteras att regeln förbjuder förekomsten av stabila par, men begränsar inte närvaron i den naturliga isotopblandningen av par, vars ena komponenter är en långlivad radioaktiv nuklid och den andra är stabil. Det finns ganska många sådana par - till exempel 115 In och 115 Sn, 176 Lu och 176 Hf, etc.