Радиоактивный распад

Явление распада ( превращение) состоит в том, что ядро спонтанно:

1. испускает электрон и антинейтрино — распад

Пример:

2. испускает позитрон и нейтрино – распад

3. электронный захват – поглощение ядром электрона из оболочки атома(обычно ) с испусканием нетрино

распад наблюдается у тяжелых и легких ядер. Периоды распада лежат в интервале лет. распад обусловлен слабым взаимодействием.

Обнаружение и исследование распада поставило перед физикой ряд проблем:

1. Откуда в ядре появляются электроны.

2. Спектр вылетающих электронов непрерывен, что не согласуется с квантовыми представлениями о дискретности энергетических спектров ядра. (Н.Бор пытался объяснить это нарушением закона сохранения энергии в элементарных процессах).

3. Поскольку число нуклонов в ядре не изменяется, то спин ядра также не должен изменятся. Однако улетающий электрон уносит спин – т.е., имеет место нарушение закона сохранения момента импульса.

Теория распада была впервые разработана Э.Ферми (1931), который для объяснения существующих противоречий «придумал» новую частицу: нейтрино (маленький нейтрон) (экспериментальное обнаружение в 1953 Рейнее, Коуэн), которое имеет очень малую массу МэВ, и имеющее спин

Н а самом деле испускалось не нейтрино, а антинейтрино . Таким образом, энергия распада перераспределялась таким образом, чтобы , что позволило объяснить непрерывность спектра вылетающих электронов. Удалось сохранить закон сохранения момента импульса: при взаимно противоположной ориентации спина и антинейтрино спин ядра не изменяется. Вопрос о возникновении электрона возможно решить только предположив возможность распада нейтрона внутри ядра (при этом выполняются все законы сохранения).

, МэВ

В 1950 наблюдали распад свободных нейтронов с с при этом кэВ

Позитронный распад ( распад) можно представить следующим уравнением:

В свободном состоянии такой распад не обнаружен, но с 1996 г. проводится эксперимент по регистрации процесса распада свободного протона (Япония). Установка представляет собой цилиндр высотой 41м и диаметром 39м, который наполнен водой, масса которой 52 тыс.т. Если в течении 10 лет не обнаружат ни одного распада, это буде означать, что время жизни протона лет.

е-захват: е-захват сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Ядро образов в результате е-захвата находится в возбужденном состоянии и переходит в основное состояние с испусканием кванта. Прямое наблюдение нейтрино весьма затруднительно. Ионизирующая способность нейтрино столь мала, что один акт ионизации в воздух приходится на 500 км. В свинце для нейтрино с МэВ длина свободного пробега м. Несмотря на малую величину, слабое взаимодействие играет важную роль в природе. Если бы удалось «выключить» слабое взаимодействие, то погасло бы Солнце: невозможен процесс превращения протона в нейтрон и образование из протонов — основного источника энергии звезд.