18.5 Основные типы радиоактивности
К основным типам радиоактивности относятся альфа-, бета- и гамма-распады. Рассмотрим более подробно их особенности.
Альфа-распад
В этом случае происходит самопроизвольное
испускание ядром α-частицы (ядра
атома
),
и это происходит по схеме
. (18.21)
Установлено, что α-частицы испускают только тяжелые ядра. Кинетическая энергия, с которой α-частицы вылетают из ядра, порядка нескольких МэВ. В воздухе при нормальном давлении пробег α-частиц составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов на своем пути).
Альфа-частица возникает только в момент радиоактивного распада ядра. Покидая ядро, ей приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит ее энергию (рис. 2). Внутренняя сторона барьера обусловлена ядерными силами, внешняя же – силами кулоновского отталкивания α-частицы и дочернего ядра.

Рис. 2
Преодоление α-частицей потенциального барьера в данных условиях происходит благодаря туннельному эффекту. Квантовая теория «позволяет» ей с определенной вероятностью проникнуть сквозь такой барьер. Соответствующий расчет хорошо подтвердился результатами измерений.
Бета-распад
Существует несколько типов бета-распадов.
В одном из них – электронном,
или
-
распаде, ядро самопроизвольно испускает
электрон
и легчайшую электрически нейтральную
частицу со спином ½, которую называют
электронным антинейтрино и обозначается
.
При
- распаде у ядра сохраняется массовое
число
,
так что этот распад записывается
следующим образом:
(18.22)
Например,
.
Другим
типом β –распада является позитронный
или
- распад. Он протекает по схеме
(18.23)
Здесь
обозначение
позитрона, а
бозначение
электронного нейтрино.
Например,
.
К
разновидности β –распада относится
также электронный
захват
или
-захват. Этот процесс состоит в поглощении
ядром одного из электронов ближайшей
электронной оболочки атома (обычно из
-оболочки). При этом испускается
электронное нейтрино. Такая реакция
записывается следующим образом:
(18.24)
Например,
при
-захвате

ядро
бериллия
превращается в ядро лития
.
Следует
отметить, что
-захват
всегда сопровождается характеристическим
рентгеновским излучением, так как на
освободившееся место в
-оболочке
переходит электрон с вышерасположенной
оболочки.
Отличительной чертой β –распада является его внутринуклонное, а не внутриядерное происхождение. Все перечисленные выше процессы обусловлены следующими превращениями с участием нуклонов:
(
- распад),
(
- распад),
(
– захват).
Известно, что спин нейтрона, протона и электрона одинаков и равен ½. Участие в β –распаде нейтрино или антинейтрино диктуется законом сохранения момента импульса (спина). Сейчас установлено, что спин нейтрино равен ½. В. Паули в 1930 г. предсказал существование нейтрино, которое было обнаружено экспериментально только в 1956 г.
Гамма
– распад
Этот вид распада состоит в испускании
возбужденным ядром при переходе его в
нормальное состояние
-квантов. Такой процесс можно записать
так:
. (18.25)
Энергия
-квантов варьируется в пределах от 10
кэВ до 5 МэВ. Существенно, что спектр
испускаемых
-квантов дискретный, так как дискретны
энергетические уровни самих ядер.
-распад
и β –распад обычно сопровождается
-излучением,
так как дочерние ядра могут оказаться
в возбужденном состоянии и при переходе
в основное состояние будут излучать
-кванты.
