Mattauch-Shchukarevovo vylučovací pravidlo ( Mattauch rule ) je jedním ze zákonů jaderné fyziky , kterého si všiml ve 20. letech 20. století sovětský chemik S. A. Shchukarev [1] a nakonec jej v roce 1934 zformuloval německý fyzik Josef Mattauch[2] .
Podstatou pravidla je, že v přírodě nemohou existovat dvě stabilní izobary , jejichž náboje jádra se liší o jednu. Jinými slovy, pokud má jakýkoli chemický prvek stabilní izotop , pak jeho nejbližší sousedé v tabulce nemohou mít stabilní izotopy se stejným hmotnostním číslem .
Pravidlo vysvětluje zejména nepřítomnost stabilních izotopů v techneciu , přestože je v periodické tabulce dávno před olovem : jeho sousední molybden a ruthenium mají stabilní izotopy s hmotnostními čísly 92, 94, 95, 96, 97, 98, 100 [3] a 96, 98, 99, 100, 101, 102, 104 [4] .
Výjimkou z pravidla jsou tři páry izobar. Jeden z těchto párů tvoří stabilní izobary 123Sb a 123Te . Ve skutečnosti 123 Te není beta-stabilní, musí se rozpadnout elektronovým záchytem v 123 Sb, tento proces však zatím nebyl objeven kvůli extrémně dlouhému poločasu rozpadu - rozpad je potlačený kvůli nízké energii beta přechod (53 keV) a významný rozdíl spinů mateřského a dceřiného jádra ( 1 ⁄ 2 , resp . 7 ⁄ 2 ). Dva další izobarové páry sousedů, u kterých zatím nebyl detekován beta rozpad, jsou tvořeny metastabilním tantalem-180m, jedná se o páry 180 Hf - 180m Ta a 180m Ta - 180 W. Tantal-180m je jediný metastabilní nuklid ( izomer ), který existuje v přirozené izotopové směsi, rozpad beta-minus při 180 W, záchyt elektronů při 180 Hf a izomerní přechod do základního stavu při 180 Ta jsou teoreticky dostupné, ale žádný z těchto procesů dosud nebyl experimentálně pozorován. Tyto procesy jsou silně potlačeny kvůli vysokému jadernému spinu mateřského izotopu ( J = 9). Současně je základní stav 180 Ta beta-aktivní s poločasem rozpadu 8,152 hodin.
Jakékoli dva izobarické atomy sousedící v izobarickém řetězci (to znamená, že mají stejné složení jádra až do nahrazení jednoho neutronu protonem nebo naopak) mají různé hmotnosti. V důsledku toho zákon zachování energie umožňuje spontánní beta rozpad jednoho z (masivnějších) atomů na jiný. Zde se beta rozpad týká jednoho ze tří procesů:
Je třeba poznamenat, že pravidlo zakazuje existenci stabilních párů, ale neomezuje přítomnost párů v přirozené izotopové směsi, jejichž jednou ze složek je radioaktivní nuklid s dlouhou životností a druhá je stabilní. Takových párů je poměrně hodně - například 115 In a 115 Sn, 176 Lu a 176 Hf atd.