4. Позитронный β – распад

Наряду с электронным β^–-распадом обнаружен так называемый позитронный β⁺-распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино. Позитрон – это частица-двойник электрона, отличающаяся от него только знаком заряда. Существование позитрона было предсказано выдающимся

физиком П. Дираком в 1928 г. Через несколько лет позитрон был обнаружен в составе космических лучей.

(рис 1.4 (типичный энергетический спектр электронов при бета-распаде. Энергия распада делится между электроном и нейтрино. Спектр ограничен сверху максимальной энергией — энергией распада.)

Позитрон недолговечен. После замедления в веществе он соединяется с каким-либо электроном, в результате чего происходит образование двух γ-квантов с энергией 0,51 МэВ каждый. Этот процесс называется аннигиляцией. В отличие от ядерного γ-излучения, аннигиляционное излучение рождается вне ядра.

5. Электронный захват

Электронный захват – вариант β- распада, при котором захват ядром электрона с одной из атомных оболочек, чаще всего с ближайшей к ядру К-оболочки (К-захват), реже – со следующих, L- и М-оболочек (соответственно, L и М-захват).

Электронному захвату соответствует превращение протона ядра в нейтрон:

(рис.1.5(Схематическое изображение К-захвата))

Интересным свойством электронного захвата является наличие некоторой (хотя и очень слабой)зависимости его скорости от химического состояния превращающихся атомов. Возникновение такой зависимости определяется тем, что этом процессе ядро захватывает электрон с какой-либо из атомных оболочек, а вероятность подобного захвата определяется строением не только отдающий ядро электрон внутренней оболочки, но и (в меньшей степени) более отдалённых, в том числе и валентных оболочек. Мгновенно происходящее изменение заряда ядра при β-распаде влечёт за собой последующую перестройку («встряску») электронных атомных оболочек, возбуждение, ионизацию атомов и молекул, разрыв химических связей.

(рис1.6(Схема образования электронов Оже))

При электронном захвате возможно возникновение электронов Оже.

Оже – электроны - электроны, возникающие в результате возбуждения (ионизации) атомов с передачей безызлучательным образом энергии другому электрону (т.н. Оже -электрону), который может выйти в вакуум. Оже-эффект (открыт французом П.Оже в 1923) – явление, в котором

возбуждённый атом возвращается в исходное невозбуждённое состояние путём испускания электрона с энергией, характерной для данного элемента - используется в Оже - спектроскопии.

6. Двойной β – распад

Некоторые ядра могут испытывать двойной бета-распад (ββ-распад), при котором заряд ядра меняется не на одну, а на две единицы. В самых практически интересных случаях такие ядра бета-стабильны (то есть простой бета-распад энергетически запрещён), поскольку когда β- и ββ-распады оба разрешены, вероятность β-распада (обычно) намного больше, мешая исследованиям очень редких ββ-распадов. Таким образом, ββ-распад обычно изучается только для бета-стабильных ядер. Как и простой бета-распад, двойной бета-распад не меняет A; следовательно, как минимум один из нуклидов с данным. A должен быть стабильным по отношению как к простому, так и к двойному бета-распаду.

Двойной бета-распад, 2β-распад, ββ-распад — общее название нескольких видов радиоактивного распада атомного ядра, которые обусловлены слабым взаимодействием и изменяют заряд ядра на две единицы.

Двойной бета-распад в собственном смысле слова сопровождается увеличением заряда ядра на две единицы и излучением двух электронов:

(A,Z) (A,Z+2) + 2e^– +

Другие виды 2β-распада уменьшают заряд ядра на две единицы:

• двойной электронный захват, 2ε-захват

(A,Z) + 2e^– (A,Z - 2) +

• электронный захват с эмиссией позитрона, εβ⁺-распад

(A,Z) + e^– (A,Z-2) + e⁺ +

• двойной позитронный распад, 2β⁺-распад

(A,Z) (A,Z - 2) + 2e⁺ +

Двойной бета-распад — самый редкий из всех процессов радиоактивного распада. Все 11 нуклидов, для которых этот процесс достоверно наблюдался, имеют период полураспада больше чем 7×1018 лет[1], а у 128Te период полураспада составляет (3,5±2,0)·1024 лет[2], что на сегодня является абсолютным рекордом среди всех радиоактивных изотопов. Следует отметить, что подтверждённые наблюдения относятся только к 2β-распаду с увеличением заряда ядра, за исключением бария-130, испытывающего, вероятно, двойной электронный захват (период полураспада (2,2±0,5)·1024 лет, измерен в геохимическом эксперименте по накоплению продукта распада, ксенона-130, в кристаллической решётке древнего минерала, содержащего барий)

Распад может осуществляться не только на основное состояние дочернего ядра, но и на возбуждённые состояния. В этом случае излучается также один или несколько гамма – квантов и/или конверсионных электронов.