Nuklidkartan

Koordinaterna

En nuklid är en atomkärna uppbyggd av en unik kombination av neutroner och protoner. Varje par av heltalskoordinater på nuklidkartan representerar en atomkärna. Breddgraden representerar antal protoner i kärnan (betecknas Z), vilket även definierar grundämnet, medan längdgraden representerar antal neutroner (betecknas N). Längs med en breddgrad finns det alltså olika varianter, isotoper, av ett grundämne.

Stabilitetsbergen och Instabila havet

Höjdnivån över havet representerar de olika nuklidernas stabilitet. De flesta kärnor som är lokaliserade längs med Stabilitetsbergen är stabila, det vill säga, de sönderfaller inte. Nuklider lokaliserade nära havsnivån och på det stora Instabila havet är instabila och sönderfaller (se nästa punkt).

Alfa-, beta- och gammapartiklar samt det Radioaktiva sundet

Nukliderna som placerar sig nära samt under havsnivån är instabila. Det innebär att de är radioaktiva. När de sönderfaller sänder de ut olika typer av joniserande strålning som exempelvis alfa-, beta- och gammapartiklar. Ju lägre altitud, desto kortare livstider har kärnorna, med andra ord, desto mer instabila är de. Atomkärnor i det Radioaktiva sundet är särskilt kortlivade och kan ha livstider på endast mikrosekunder. Ofta har den utsända strålningen från mer instabila kärnor högre energi. Genom att mäta alfa-, beta- och gammapartiklarnas energi erhålls en inblick i hur atomkärnan fungerar och dess stabilitet. I berättelsen symboliserar partiklarnas färger deras energier, från regnbågens spektrum med lägst energi som röd och högst energi som lila.

Aktinidön och 244Pu

Aktinidön är värd för de tyngst naturligt förekommande nukliderna, i huvudsak isotoper av grundämnena uran och torium. Eftersom de har livstider på flera miljarder år återfinns de fortfarande i relativt stor mängd på jorden. Nuklider på Aktinidön kan sönderfalla med något som kallas spontan fission. Då delar kärnan upp sig i två lättare kärnor och mycket energi frigörs. De sydliga fissionsvindarna i berättelsen symboliserar skapandet av lättare kärnor. Tvärtemot, så representerar de nordliga fusionsvindarna fusionsprocessen, det vill säga när två kärnor smälter samman och skapar en tyngre kärna. I experimentet är det fusion mellan kärnor av 244Pu och 48Ca som skapar det supertunga grundämnet flerovium. 244Pu betecknas den isotop av grundämne 94, plutonium, med 150 neutroner.

Markerade bredd- och längdgrader

Atomkärnor med ett så kallat magiskt antal protoner och/eller neutroner uppvisar extra stabilitet, det vill säga de är mer resistenta mot att radioaktivt sönderfalla samt är i större utsträckning stabila. Det var Maria Göppert Mayer som först lyckades förklara bakgrunden till dessa magiska tal med den mycket framgångsrika skalstrukturmodellen för atomkärnan.

Tenn är ett exempel på ett grundämne som har ett magiskt antal protoner (50) i kärnan. Därför finns det ett stort antal stabila isotoper längs med Tennbreddgraden och de gestaltas med höga bergstoppar på nuklidkartan.
De största magiska talen som hittills bestämts är 82 och 126 för protoner respektive neutroner. Atomkärnor med just så många protoner och/eller neutroner finns på Blyberget, som därför är extra högt.

Nästa magiska tal har ännu inte kunnat fastställas, men det har vanligen förut-spåtts att atomkärnor av grundämne flerovium (alltså längs med Fleroviumbreddgraden) med 114 protoner och särskilt isotopen med 184 neutroner kan vara nästa kärna som har både magiskt antal protoner och neutroner. Just i närheten av dessa magiska tal, är det möjligt att väldigt långlivade, till och med stabila, så kallade supertunga kärnor existerar. Sökandet efter denna Stabilitetsö har fascinerat kärnfysiker ända sedan den först förutsågs av teoretiker på slutet av 1960-talet av bland andra lundafysikern Sven-Gösta Nilsson.

Visualisering

Visualiseringen av Nuklidkartan baseras på tabulerade halveringstider (Nuclear Wallet Cards Search) Finjusteringar har gjorts med överlagring av Gaussiska toppar samt skalstrukturkorrigering (P. Möller et al., At. Data. Nucl. Data Tables 109-110, 1 (2016).). Inspiration har tagits från tidigare liknande verk.