Nuklidkarte

Eine Nuklidkarte (auch Isotopenkarte, Isotopentafel) ist eine grafische Darstellung aller bekannten Nuklide (Atomsorten). Sie ist für die Kernphysik von ähnlicher Bedeutung wie das Periodensystem der Elemente für die Chemie.

Ein Nuklid ist durch die Anzahlen seiner Protonen und Neutronen bestimmt. Daher bietet sich eine zweidimensionale Darstellung aus kleinen Schriftfeldern an, in denen Namen und wichtige Eigenschaften genannt werden. Es sind verschiedene Anordnungen der Felder möglich.

Nuklidkarten listen jeweils einige Eigenschaften der Nuklide auf, wie die Massenzahl, Häufigkeit im natürlichen Element, Halbwertszeit, Zerfallsarten und Zerfallsenergien. Oft werden die Nuklide nach ihren Zerfallseigenschaften (stabil, radioaktiv, Zerfallsart, Halbwertszeit-Größenordnung) farbig markiert. Kernisomere lassen sich darstellen, indem das jeweilige Feld in Spalten unterteilt wird.

Weitverbreitet ist die Karlsruher Nuklidkarte.

In der Form nach Segrè wird die Anzahl der Protonen nach oben zunehmend, die der Neutronen nach rechts zunehmend aufgetragen. Diese Anordnung ist optimiert für die Querformat-Darstellung, wie sie für Wandkarten oder Bilder üblich ist.

Verschiedene Gruppen von verwandten Nukliden sind in der Segrè-Nuklidkarte leicht beschreibbar:

• Isotope sind Nuklide mit gleicher Ordnungszahl (Protonenzahl bzw. Kernladungszahl). Sie stehen jeweils in einer Zeile nebeneinander. Sie gehören zu ein und demselben chemischen Element und besitzen daher sehr ähnliche chemische Eigenschaften.
• Isotone sind Nuklide mit gleicher Neutronenzahl. Sie stehen jeweils in einer Spalte untereinander.
• Isobare sind Nuklide mit gleicher Nukleonenzahl (Massenzahl, Protonenzahl + Neutronenzahl). Sie stehen jeweils in einer Diagonalen von links oben nach rechts unten.
• Isodiaphere sind Nuklide mit gleichem Neutronenüberschuss. Sie stehen jeweils in einer Diagonalen von links unten nach rechts oben.

Da die komplette Nuklidkarte bis zur Neutronenzahl 176 reicht, ist sie in Segrè-Darstellung sehr breit. Eine schmalere Alternative im Hochformat ist eine Darstellung, bei der die Achsen vertauscht sind, die Protonenzahl also nach rechts anwächst und die Neutronenzahl nach oben. Dies entspricht einer Spiegelung an der Diagonalen.

Wenn eine Darstellung im Hochformat auf Computermonitoren vertikales Scrollen erfordert, ist es oft wünschenswert, dass zunächst die Elemente mit niedriger Ordnungszahl angezeigt werden. Da diese Elemente eher niedrige Neutronenzahlen haben, muss die Neutronenzahl nach unten ansteigend angeordnet sein. Dies entspricht einer Segrè-Anordnung, die um 90° im Uhrzeigersinn gedreht ist.

Diese Darstellung wird hier im Folgenden verwendet.

In Nuklidkarten lassen sich radioaktive Zerfälle leicht verfolgen. In der hier gewählten gedrehten Segrè-Darstellung gilt:

• Bei einem Alphazerfall trägt das Alphateilchen zwei Protonen und zwei Neutronen fort, das Tochternuklid findet sich also zwei Spalten links und zwei Zeilen oberhalb vom Mutternuklid.
• Beim Beta-minus-Zerfall wird aus einem Neutron ein Proton, das Tochternuklid befindet sich also einen Schritt weiter rechts oben.
• Umgekehrt wird beim Beta-plus-Zerfall und auch beim Elektroneneinfang aus einem Proton ein Neutron, das Tochternuklid befindet sich also einen Schritt weiter links unten.
• Bei der Emission eines einzelnen Protons oder Neutrons ist das Tochternuklid links bzw. oberhalb des Mutterkerns
• Bei einem Isomerieübergang ändert sich der Platz nicht.

Für jedes Isotop gibt die Hintergrundfarbe eine Orientierung für die Halbwertszeit. Stabile Isotope sind schwarz gekennzeichnet. Anklicken eines Elementsymbols im jeweiligen Listenkopf verlinkt zur Liste der Isotope mit Detailangaben zu jedem Isotop (Halbwertszeit, Zerfallsenergie, Spin, Parität sowie Zerfallsart(en) oder Häufigkeit).