Определение мультипольности гамма-излучения от дочерних ядер для ядра с максимальной энергией альфа-частиц

Из рассматриваемых в работе изотопов радия -распад испытывают ²²³Ra и ²¹⁹Ra.

Для ядра ²²³Ra переход с максимальной интенсивностью ( ) происходит на возбужденный уровень ²¹⁹Rn с энергией кэВ, спином и четностью . При этом энергия альфа-частиц кэВ.

Для ядра ²¹⁹Ra переход с максимальной интенсивностью происходит на возбужденный уровень ²¹⁵Rn с энергией кэВ, спином и четностью . При этом энергия альфа-частиц кэВ.

Таким образом максимальная энергия альфа-частиц у распада ²¹⁹Ra ²¹⁵Rn* + . Далее происходит переход ²¹⁵Rn* из возбужденного состояния в основное в основное с испусканием гамма-кванта ²¹⁵Rn* ²¹⁵Rn + . Схема перехода изображена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема перехода ²¹⁵Rn* ²¹⁵Rn + .

Основное состояние имеет энергию кэВ и спин .

Мультипольность испускаемого гамма-кванта связана со значениями спина возбужденного и основного состояния следующим соотношением:

где – значения спина начального (возбужденного) и конечного (основного) состояний соответственно, а – мультипольность испускаемого гамма‑кванта. Или в иной форме записи:

.

Тогда , т.е. мультипольность гамма­‑кванта лежит в диапазоне , принимая только целые значения. Минимальное значение мультипольности перехода .

Согласно закону сохранения четности . Полученное соотношение соответствует магнитному переходу M1.

При четность гамма‑кванта , что соответствует электрическому переходу Е2.

Вероятности переходов уменьшаются с ростом мультипольности: Е1 E2, M1 E3, M2 …, следовательно, при рассматриваемом переходе излучается гамма‑квант с мультипольностью М1 или Е2. Это соответствует информации, представленной в базе данных (рис. 2–3).

Рисунок 2. Информация о мультипольности перехода ²¹⁵Rn из возбужденных состояний в основное.

Рисунок 3. Схема возможных переходов ²¹⁵Rn из возбужденных состояний в основное с указанием мультипольности гамма-квантов.

Сравнение экспериментальных значений спина и четности с теоретическими предсказаниями

: 88 протонов + 139 нейтронов – число протонов четное, не хватает 3 нейтронов на подоболочке , следовательно, это ядро не подходит для однонуклонного приближения.

Четность ядра: . Эта величина соответствует экспериментально полученному значению.

: 89 протонов + 138 нейтронов – число нейтронов четное, не хватает 3 протонов на уровне , следовательно, это ядро не подходит для однонуклонного приближения.

Четность ядра: . Согласуется с экспериментальным значением.

: 88 протонов + 135 нейтронов – четное число протонов и не хватает 1 нейтрона на уровне , следовательно, это ядро подходит для однонуклонного приближения. Вклад протонов в значение спина ядра равен 0. Вклад нейтрона в спин ядра составляет 9/2. Так, получаем значение спина ядра равное . Это не согласуется с экспериментально полученной величиной .

Четность ядра: . Согласуется с экспериментальным значением.

: 86 протонов + 133 нейтрона – четное число протонов, не хватает 3 нейтронов на уровне , следовательно, это ядро не подходит для однонуклонного приближения.

Четность ядра: . Это значение соответствует экспериментально полученной величине.

: 88 протонов + 131 нейтрон – четное число протонов, не хватает 5 нейтронов на уровне , следовательно, это ядро не подходит для однонуклонного приближения.

Четность ядра: . Теоретическое значение согласуется с экспериментально полученной величиной.

: 86 протонов + 129 нейтронов – четное число протонов, не хватает 7 нейтронов на уровне , следовательно, это ядро не подходит для однонуклонного приближения.

Четность ядра: . Теоретическое значение соответствует экспериментальному.