Mattauch-Shchukarev udelukkelsesreglen ( Mattauch-reglen ) er en af kernefysikkens love , bemærket i 1920'erne af den sovjetiske kemiker S. A. Shchukarev [1] og endelig formuleret i 1934 af den tyske fysiker Josef Mattauch[2] .
Essensen af reglen er, at der i naturen ikke kan eksistere to stabile isobarer , hvis ladninger af kernen er forskellige med én. Med andre ord, hvis et kemisk grundstof har en stabil isotop , så kan dens nærmeste naboer i tabellen ikke have stabile isotoper med samme massetal .
Reglen forklarer især fraværet af stabile isotoper i technetium , på trods af at det er i det periodiske system længe før bly : dets nabomolybdæn og ruthenium har stabile isotoper med massetal 92, 94, 95, 96, 97, henholdsvis 98, 100 [3] og 96, 98, 99, 100, 101, 102, 104 [4] .
Undtagelsen fra reglen er tre par isobarer. Et af disse par er dannet af de stabile 123Sb og 123Te isobarer . I virkeligheden er 123 Te ikke beta-stabil, den skal henfalde ved elektronfangst i 123 Sb, denne proces er dog endnu ikke opdaget på grund af den ekstremt lange halveringstid - henfaldet undertrykkes på grund af den lave energi i beta-overgang (53 keV) og en signifikant forskel spins af forældre- og datterkernerne ( henholdsvis 1 ⁄ 2 og 7 ⁄ 2 ). To andre isobar-par af naboer, hvor beta-henfald endnu ikke er blevet påvist, er dannet af metastabil tantal-180m, disse er par 180 Hf - 180m Ta og 180m Ta - 180 W. Tantal-180m er den eneste metastabile nuklid ( isomer ) ), der findes i den naturlige isotopblanding, beta-minus henfald ved 180 W, elektronindfangning ved 180 Hf og isomer overgang til grundtilstanden ved 180 Ta er teoretisk tilgængelige, men ingen af disse processer er endnu blevet observeret eksperimentelt. Disse processer er stærkt undertrykt på grund af det høje nukleare spin af moderisotopen ( J = 9). Samtidig er grundtilstanden på 180 Ta beta-aktiv med en halveringstid på 8,152 timer.
Enhver to isobariske atomer, der støder op i en isobarisk kæde (det vil sige at have den samme sammensætning af kernen op til udskiftningen af en neutron med en proton eller omvendt) har forskellige masser. Som et resultat tillader loven om bevarelse af energi spontant beta-henfald af et af de (mere massive) atomer til et andet. Her refererer beta-henfald til en af tre processer:
Det skal bemærkes, at reglen forbyder eksistensen af stabile par, men begrænser ikke tilstedeværelsen i den naturlige isotopblanding af par, hvoraf den ene af komponenterne er en langlivet radioaktiv nuklid, og den anden er stabil. Der er ret mange af sådanne par - for eksempel 115 In og 115 Sn, 176 Lu og 176 Hf osv.