35. Радиоактивность. Типы распадов. Радиоактивные семейства

Радиоактивность - это самопроизвольное, спонтанное изменение свойств ядер со временем. Ядра, испытывающие изменение такого рода, называются радиоактивными или нестабильными ядрами. Ядро, испытывающие радиоактивный распад, будем называть материнским, а ядро-продукт – дочерним. Радиоактивный распад характеризуется временем протекания, видом и энергией испускаемых частиц, называемых излучением.

К числу радиоактивных процессов относятся: 1) a-распад; 2) b‑распад; 3) g-излучение ядер; 4) спонтанное деление тяжелых ядер; 5) испускание запаздывающих нейтронов и протонов.

Ядра нуклидов, у которых массовое число А превышает граничное значение 209, являются родоначальниками последовательных цепочек распадов. Все естественные радиоактивные нуклиды с А > 209 можно расположить в виде трех последовательных цепочек, называемых радиоактивными семействами или рядами. Каждое радиоактивное семейство начинается с a-радиоактивного нуклида, называемым родоначальником семейства, а каждый радиоактивный последующий элемент семейства является продуктом распада предыдущего. Переход от одного элемента к другому в пределах семейства может быть описан изменением массового числа в виде формулы, называемой правилом смещения: А = 4п + С ,где С - постоянная семейства, а n - либо уменьшается на единицу (при a-распаде), либо не изменяется (при b-распаде).

36. Статистика радиоактивного распада. Общие законы радиоактивного распада

Радиоактивный распад – явление принципиально случайное .Постоянная (или константа) распада λ – определяет вероятность распада ядра в единицу времени и имеет размерность [время]^‑1. Пусть ядро существует в некоторый момент времени t = 0. У этого ядра к t может реализоваться одна из двух возможностей:

1. ядро испытало радиоактивный распад и вероятность такого события равна ;

2. ядро не испытало радиоактивного распада и вероятность такого события равна .

Очевидно, что

Вероятность чтобы ядро не распалось к моменту времени t , dp(t) равна или

где λdt - вер распада ядра за время dt. Поскольку ядро существует в момент времени , то имеем очевидное начальное условие .Тогда или вероятность не испытать распад

среднее время жизни ядра, из определение для математического среднего:

поскольку – вероятность того, что ядро, прожив время t, распадется за время между .

Пусть в момент времени t = 0 имелось N₀ радиоактивных ядер одной природы. Наиболее вероятное (ожидаемое) число ядер N(t), которые не испытают радиоактивного распада к моменту времени t, должно составить а соответственно число распавшихся ядер

В ядерной физике и ее приложениях используется еще одна временная характеристика распада – период полураспада Т_1/2, которая определяет время, за которое первоначальное количество ядер N₀ должно уменьшиться в два раза. По определению откуда

Активность А!) – среднее число ядер в образце, испытавших радиоактивный распад за единицу времени. или где - начальная

Единицей измерения активности в СИ служит беккерель (Бк), 1 Бк = 1 распад/с. 1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк