ядерная физика
.pdf
Альфа-распад
Распад с вылетом α-частицы может происходить с образованием остаточного ядра в возбужденном состоянии. Это приводит к возникновению тонкой структуры α-спектров.
Альфа-распад
Гейгер и Нетолл установили, что для всех трех альфа- радиоактивных семейств постоянная распада λ и пробег α-частицы в веществе Rα связаны соотношением:
lg(λ)=A lg(Rα)+B
С одинаковой постоянной А для всех трех радиоактивных семейств.
Так как пробег связан с энергией α-частицы степенной функцией, аналогичная
закономерность должна выполняться и для значений энергий α-частицы и величин Q-реакции
Альфа-распад
Альфа-распад
Коэффициент пропускания описывается в виде:
Где G - фактор Гамова:
На рисунке R=a, rc= b Вероятность вылета α- частицы пропорциональна ее скорости (числу “подходов” к
барьеру)
w= 2Rvα T
Альфа-распад
Так что для случая α-частицы с энергией 5 МэВ и для барьера
40 МэВ, G~4παZ/β, где β=vα/c.
что позволяет объяснить закон Гейгера-Неттола.
Бета-распад
β-распад - процесс самопроизвольного превращения нестабильного ядра в ядро-изобар с зарядом, отличным от исходного на Z=1, за счет испускания электрона (позитрона) или захвата электрона с атомной оболочки
β-распад обусловлен слабым взаимодействием, интенсивность которого в 1014 раз меньше ядерного
β-распадные процессы идут всегда, когда они возможны энергетически
Спектр вылетающих частиц при β-распаде непрерывный
Бета-распад. Вылет электрона.
E (Z,A)
β- распад происходит с вылетом из ядра |
β- |
Qβ |
||
электрона и электронного |
|
|
|
|
антинейтрино. |
|
|
|
|
(Z+1,A) |
|
|
|
|
Qβ-=[M(A, Z)-M(A, Z+1)-me]c2
Пример β- распада - распад нейтрона
n → p + e- + νe + 0.782 МэВ
Время жизни нейтрона 898 с.
Бета-распад. Вылет позитрона.
E |
(Z,A) |
2me
β+ распад происходит с вылетом из ядра |
|
|
|
|
|
β+ |
Qβ |
||
позитрона и электронного нейтрино. |
|
|||
|
|
|
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qβ+=[M(A, Z)-M(A, Z-1)-me]c2 |
(Z-1,A) |
|
β+ распад возможен лишь в случае, когда:
EZ > EZ-1+2mec2
β+ распад свободного протона невозможен!
Бета-распад. Электронный захват.
(Z,A)
2me
Пример конкурирующих бета-распадов
4- |
40K |
||
E.C. 10.5% |
|
|
τ=1.85×109 лет |
|
|
||
2+
2mec2 β- 89.3%
γ |
E.C. 0.2% |
0+ |
β+ 0.001% |
0+ |
|
40Ca
40Ar