Атомних ядер. – розпадом називається випускання ядрами – частинок

Альфа - розпад

– розпадом називається випускання ядрами – частинок.

Альфа–випромінювання відхиляється електричними і магнітними полями, має високу йонізуючу здатність і малу проникну здатність (поглинається шаром алюмінію завтовшки ~0,05 мм). – випромінювання – це потік йонізованих атомів гелію. Заряд – частинки дорівнює +2е, а маса рівна масі ядра ізотопу гелію .

Відомо більше ніж дві сотні – активних ядер, в основному важких елементів . Лише невелика група – активних ядер знаходиться в області з масовими числами А= 140–160.

– частинки, кожна з яких складається з двох протонів і двох нейтронів, утворюються всередині важких ядер лише в момент – розпаду. Відокремленню цих чотирьох нуклонів сприяє властивість насичення ядерних сил. Можливість – розпаду викликана тим, що маса материнського ядра більша від суми мас дочірнього ядра і – частинки.

. (7)

Отже, при – розпаді виділяється енергія

.

Енергія – розпаду виділяється у вигляді кінетичної енергії продуктів розпаду: – частинки і дочірнього ядра. Кінетична енергія між ними розподіляється обернено пропорційно до їх маси, тому практично всю енергію розпаду отримує – частинка.

Дослідження показують, що здебільшого ядра випромінюють не одну, а кілька груп – частинок, енергії яких утворюють дискретний спектр. Його називають тонкою структурою – спектра.

Бета - розпад

– розпадом називається процес самочинного перетворення нестабільного ядра в ядро-ізобар із зарядом, який відмінний на , за рахунок випускання електрона (позитрона) або захоплення електрона.

Період піврозпаду – радіоактивних ядер змінюється від ~ 10^-2 с до років. Енергія – розпаду знаходиться в межах від (для ) до (для ).

– випромінювання відхиляється електричними і магнітними полями; його йонізуюча здатність значно менша (приблизно на два порядки), а проникна здатність значно більша (поглинається шаром алюмінію 2 мм), ніж у – частинок. – випромінювання – це потік швидких електронів.

Терміном b – розпад називають три типи ядерних перетворень: електронний – розпад, позитронний – розпад, а також електронне захоплення ( або – захоплення).

Явище електронного – розпаду відбувається за правилом зміщення

(8)

і супроводжується випромінюванням електрона. Електрони, що випромінюються в процесі – розпаду, мають широкий спектр енергій від нуля до деякого максимального значення (рис.1).

При розпаді кількість нуклонів в ядрі не змінюється. При – розпаді разом з електроном випускається ще одна нейтральна частинка – антинейтрино, яка позначається як .

Суцільний спектр – частинок зумовлений розподілом енергії між електронами і антинейтрино, причому сума енергій обох частинок становить . Оскільки при – розпаді кількість нуклонів в ядрі не змінюється, а Z збільшується на одиницю, то єдиний шлях, яким може відбуватись цей процес, це перетворення одного з нейтронів ядра в протон з одночасним утворенням електрона і антинейтрино:

. (9)

Цей процес супроводжується виконанням законів збереження електричних зарядів, імпульсу і масових чисел.

Явище – розпаду характерне лише для штучно радіоактивних ядер і було вперше виявлено Фредериком та Ірен Жоліо-Кюрі при бомбардуванні різних ядер – частинками. Цей вид радіоактивного розпаду відбувається за таким правилом зміщення:

. (10)

Процес – розпаду проходить за такою схемою: один з протонів ядра перетворюється у нейтрон, випромінюючи при цьому позитрон і нейтрино:

. (11)

Позитрон – – частинка з масою спокою, яка точно дорівнює масі спокою електрона, спіном , і яка має додатний електричний заряд +е.

Позитрони можуть народжуватись при взаємодії – квантів великих енергій з речовиною. Цей процес відбувається за схемою

. (12)

Гамма –випромінювання і його властивості

–випромінювання не відхиляється електричними і магнітними полями, володіє відносно слабкою іонізуючою і надзвичайно великою проникною здатністю (про­ходить крізь шар свинцю завтовшки ~5 см), дифрагує на кристалах. – випромінювання – це короткохвильове електромагнітне випромінювання з дуже малою довжиною хвилі .

Експериментально встановлено, що – випромінювання не є самостійним видом радіоактивності, а лише супроводжує – та – розпад; виникає також під час ядерних реакцій, гальмування заряджених частинок, їх розпаду та ін. Повертаючись в основний стан, збуджене ядро може пройти через ряд проміжних станів, тому - випромінювання одного і того самого радіоактивного ізотопу може містити кілька груп –квантів, що відрізняються одна від одної своєю енергією. Отже, спектр – випромінювання дискретний.

Ядро, яке знаходиться у збудженому стані, може передати енергію Е при переході в основний стан одному з електронів атома (без випускання – кванта). При цьому випромінюється електрон конверсії, а саме явище називається внутрішньою конверсією. Якщо енергія збудженого ядра виділяється у вигляді – кванта, то його частота визначається з . Якщо випромінюються електрони конверсії, то їх енергія буде , де - робота виходу електронів з відповідних електронних оболонок. Вакантні місця, що виникли внаслідок випромінювання елек­тронів конверсії, будуть заповнюватись електронами з верхніх оболонок. Тому внутрішня конверсія завжди супроводжується характеристичним рентгенівським випромінюванням.

– кванти мають нульову масу спокою, тому під час проходження крізь речовину вони або поглинаються, або розсіюються речовиною, але їх енергія не змінюється. Внаслідок поглинання інтенсивність – випромінювання зменшується за експоненціальним законом:

,

де та І – інтенсивність – випромінювання на вході і виході речовини завтовшки х, лінійний коефіцієнт поглинання, який залежить від властивостей речовини та енергії – квантів.