Альфа-распад. Главными характеристиками α-радиоактивных ядер и испускаемых ими α-частиц являются период полураспада T1/2

Главными характеристиками α-радиоактивных ядер и испускаемых ими α-частиц являются период полураспада T1/2, кинетическая энергия Eα и пробег R.

Период полураспада T1/2, может быть измерен непосредственно по убыванию активности со временем, а также определен по количеству распадов в единицу времени или из векового равновесия.

Пробеги α-частиц в разных средах измеряются различными методами. В газообразных – с помощью ионизационной камеры и камеры Вильсона, в жидких – с помощью пузырьковых камер, в твердых – с помощью фотографической эмульсии (см. главу 4). Применяются также различные комбинированные способы с использованием фильтров из тонких пленок или фольг и счетчиков.

Альфа-распад сопровождается самопроизвольным испусканием ядром α-частицы (ядра нуклида ₂Не⁴), и это происходит по схеме:

,

(3.19)

Установлено, что α-частицы испускают только тяжелые ядра. Кинетическая энергия, с которой α-частицы вылетают из распадающегося ядра, порядка нескольких МэВ. В воздухе при нормальном давлении пробег α-частиц составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов на своем пути).

Кинетическая энергия α-частиц возникает за счет избытка энергии покоя материнского ядра над суммой энергий покоя дочернего ядра и α-частицы. Эта избыточная энергия распределяется между α-частицей и дочерним ядром в отношении, обратно пропорциональном их массам (в соответствии с законом сохранения импульса).

Альфа-частица возникает только в момент радиоактивного распада ядра. Покидая ядро, ей приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит ее энергию (см. рисунок 3.5). Внутренняя сторона барьера обусловлена ядерными силами, внешняя – силами кулоновского отталкивания α-частицы и дочернего ядра. Преодоление α-частицей потенциального барьера в данных условиях происходит благодаря туннельному эффекту. Квантовая теория, учитывая волновые свойства α-частицы, «позволяет» ей с определенной вероятностью проникать сквозь такой барьер. Рисунок 3.5. Потенциальный барьер