53.Внутренняя конверсия; парная конверсия

Кроме радиационных переходов, то есть испускания -квантов, существует еще один процесс потери ядром энергии возбуждения – испускание электронов внутренней конверсии. В этом процессе, который конкурирует с -излучением, ядро передает энергию возбуждения посредством виртуального, а не реального -кванта одному из электронов оболочки атома. Испускаемые электроны имеют дискретный энергетический спектр:

Те = Е – Ii,

(16.10)

где I_i – энергия связи электрона на i-оболочке. Дискретный спектр электронов внутренней конверсии позволяет отличить их от электронов непрерывного спектра β‑распада, который является причиной рождения ядер в возбужденном состоянии. С наибольшей вероятностью процесс внутренней конверсии идет на К-электронах. Но если энергия перехода меньше энергии связи К-электрона, то процесс наблюдается на L-электронах и т.д. После вылета электрона атом возбужден, и образовавшаяся энергетическая вакансия заполняется одним из электронов с внешних оболочек атома с испусканием кванта характеристического рентгеновского излучения. Возможно также непосредственная передача энергии возбуждения атома одному из внешних электронов атома и испускание т.н. электронов 0же.

Интенсивность процесса внутренней конверсии характеризуется коэффициентом внутренней конверсии α_к, равного отношению вероятности w_e испускания конверсионного электрона к вероятности w_γ испускания γ‑кванта:

αк = we/ wγ.

(16.11)

Коэффициент внутренней конверсии уменьшается с ростом энергии перехода, растет с увеличением атомного номера Z и мультипольности -излучения. В случае (0-0)-переходов, как отмечалось выше, радиационный переход запрещен абсолютно и не имеет места, а процесс внутренней конверсии является единственным процессом снятия возбуждения ядра.

Дописать про парную конверсию

54.Явление ядерной изомерии

Время жизни ядер в возбужденных состояниях колеблется в пределах 10^‑14 ÷ 10^-7с. В редких случаях сочетания низкой энергии с высокой степенью запрета перехода могут наблюдаться возбужденные состояния со временами жизни макроскопического порядка, измеряемые секундами, часами, а иногда и годами. Такие состояния называют метастабильньми, а соответствующие уровни энергии – изомерными уровнями. Ядро нуклида в метастабильном состоянии и это же ядро в основном энергетическом состоянии образуют изомерную пару, ядра которой называются изомерами. Часто изомером называют возбужденное метастабильное ядро из изомерной пары.  Ядерные изомеры наблюдаются как среди стабильных, так и преимущественно среди β-активных нуклидов. У стабильного нуклида один из изомеров стабилен, а второй распадается с испусканием γ-кванта. Но у β- активного нуклида изомерный уровень не обязательно обращается в основное состояние с испусканием γ-кванта, а может претерпевать β-распад со своим типом и периодом полураспада, отличными от характеристик распада основного состояния. Различие во временах жизни ядер изомерной пары может изменяться в широких пределах от долей секунды до многих лет.

На рис. 2 показан смешанный распад метастабильного уровня ядра ⁸⁵Kr. Из-за большой разности спинов изомеров только в 19 % происходит γ-переход и образование изомера с низшей энергией, а в 81 % β^--распад с образованием ядра ⁸⁵Kr в возбужденном состоянии. Обращает внимание большое различие в периодах полураспада из основного и возбужденного состояний.

	Рисунок 2

Как правило, изомерное состояние относится к первому возбужденному уровню ядра. Обычно изомерные ядра – ядра с числами нуклонов от 30 до 49, от 69 до 81 и от 111до 125 (только для нейтронов), т.е. при числах протонов и нейтронов, предшествующих магическим числам 50, 82, 126.Такое распределение изомеров находится в хорошем согласии с моделью оболочек. В этих областях значений N или Z оболочечные уровни, близкие друг к другу по энергии, сильно различаются значениями спинов, так как принадлежат состояниям с разными значениями главных квантовых чисел. (см. рис. 2.3.2). Например, ядро у которого не хватает одного протона до Z = 50 (т.е. для замыкания соответствующей оболочки), имеет в основном состоянии характеристику 9/2⁺, а первый возбужденный уровень имеет энергию 336 кэВ с характеристикой . Переход между этими уровнями может происходить, согласно правилам отбора по спину и четности, лишь при испускании -кванта М4 и запрещен настолько, что среднее время жизни возбужденного уровня оказывается равным 14,4 часа.