- •1. ПРЕДЫСТОРИЯ
- •2. НАЧАЛО ИСТОРИИ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •3. ЭПОХА ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИДЕЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •4. СОВРЕМЕННАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
- •5. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •6. РАЗВИТИЕ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •7. РАЗВИТИЕ РЕАКТОРОСТРОЕНИЯ
- •1. ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
- •2. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •3. РАСПАД СМЕСИ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4. ПРОЦЕССЫ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПАДА ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4.1 Цепочка из двух изотопов
- •4.2 Цепочки из трёх и более изотопов
- •4.3 Радиоактивные равновесия
- •4.3.1 Случай отсутствия равновесия
- •4.3.2 Подвижное равновесие
- •4.3.3 Вековое равновесие
- •4.4 Разветвленный распад
- •4.5 Степень равновесности
- •4.6 Примеры радиоактивных распадов
- •1. ПРИМЕРЫ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •1.1 Семейства урана, тория и актиния
- •1.2 Семейство нептуния
- •2. ПРИРОДНЫЕ РАДИАКТИВНЫЕ СЕМЕЙСТВА
- •3. ТЕХНОГЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ – РОДОНАЧАЛЬНИКИ ЕСТЕСТВЕННЫХ РЯДОВ
- •4. ОТКРЫТОСТЬ СИСТЕМЫ И СДВИГИ РАДИОАКТИВНЫХ РАВНОВЕСИЙ
- •5. КОНЦЕПЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РАДИОТОКСИЧНОСТИ ПРИРОДНЫХ И РЕАКТОРНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •6. РАДИОАКТИВНЫЕ ЦЕПОЧКИ ТЕХНОГЕННЫХ НУКЛИДОВ
- •1. ЯВЛЕНИЕ ИЗОТОПИИ
- •1.1 Историческая справка
- •1.2 Изотопы и изобары
- •1.3 Применение изотопов
- •2. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ИЗОТОПОВ
- •3. КОММЕРЧЕСКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
- •4. ИЗОТОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ
- •5. АНАЛИЗ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
- •6. РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ
- •6.1 Общие замечания
- •6.2 Газовая диффузия
- •6.3 Диффузия в потоке пара (противопоточная масс-диффузия)
- •6.4 Термодиффузия
- •6.5 Газовое центрифугирование
- •6.6 Электромагнитное разделение.
- •6.7 Химическое обогащение
- •6.8 Аэродинамическая сепарация
- •6.9 AVLIS (испарение с использованием лазера).
- •6.10 Дистилляция
- •6.11 Электролиз
- •6.12 Изотопный обмен
- •7. ПРОИЗВОДСТВО ИЗОТОПОВ
- •7.1 Производство стабильных изотопов
- •7.2 Получение изотопов в ядерных реакторах
- •7.3 Получение изотопов на ускорителях
- •1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПОЛЕ
- •2. ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •2.1. Корпускулярное излучение
- •2.1.1 Альфа-излучение
- •2.1.2 Протонное излучение
- •2.1.3 Нейтронное излучение
- •2.1.4 Электронное излучение
- •2.1.5 Бета-излучение
- •2.2 Космическое излучение.
- •2.3 Электромагнитное излучение
- •2.3.1 Рентгеновское излучение
- •2.3.2 Гамма излучение
- •2.3.3 Тормозное излучение
- •2.3.4 Излучение Черенкова-Вавилова
- •2.3.5 Синхотронное излучение
- •2.3.6 Переходное излучение
- •3. СВОЙСТВА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4.1 Терминология: радиоактивные источники излучений и их характеристики
- •4.2 Классификация источников излучения.
- •4.2.1 Источники рентгеновского излучения.
- •4.2.2 Ускорители
- •4.2.3 Нейтронные источники
- •1. ПРОХОЖДЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СКВОЗЬ ВЕЩЕСТВО
- •1.1 Терминология: взаимодействие ионизирующих излучений со средой
- •1.2 Типы взаимодействия излучения с веществом
- •1.3 Ионизация и возбуждение
- •2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ С ВЕЩЕСТВОМ
- •2.1 Взаимодействие заряженной частицы с электроном
- •2.2 Ионизация и возбуждение атома
- •2.3 Тормозная способность
- •2.4 Пробег
- •3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •3.1 Потери энергии движущимися электронами
- •3.2 Эффективный пробег электронов
- •3.4 Каскадный ливень
- •4.1 Процессы поглощения гамма-излучения
- •4.2 Поглощение гамма-излучения.
- •5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ НЕЙТРОНОВ
- •1.1 Радиационный захват нейтрона
- •1.2 Реакции с образованием протонов
- •1.4 Реакции деления под действием нейтронов
- •1.6 Неупругое рассеяние нейтронов
- •1.7 Упругое рассеяние нейтронов
- •2. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •2.2 Реакции под действием протонов
- •2.3 Ядерные реакции под действием заряженных частиц, ускоренных при высоких энергиях
- •2.4 Ядерные реакции с тяжёлыми ионами
- •2.5 Ядерные реакции с участием электронов, мюонов, мезонов, гиперонов и античастиц
- •3. ФОТОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •4. ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •2. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ
- •2.1 Барионный заряд
- •2.2 Энергия и импульс
- •2.3 Закон сохранения импульса
- •2.4 Момент количества движения
- •2.5 Чётность
- •2.6 Изотопический спин
- •3. КИНЕТИКА И ВЫХОД ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
- •3.1 Сечение ядерной реакции
- •3.2 Скорость ядерной реакции
- •4. МЕХАНИЗМЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •4.1 Модель составного ядра
- •4.2 Оптическая модель
- •4.3 Модель прямых механизмов
- •1. ВЫНУЖДЕННОЕ ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
- •1.1 Особенности процесса деления
- •1.2 Жидкокапельная модель ядра в описании деления
- •1.3 Оболочечная модель ядра в интерпретации процесса деления
- •2. ПРОЦЕСС ВЫНУЖДЕННОГО ДЕЛЕНИЯ
- •2.1 Вероятность деления
- •2.2 Стадии процесса деления
- •2.3 Энергетика процесса деления
- •2.4 Продукты деления
- •1. ЦЕПНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •1.1 Цепные реакции в химии
- •1.2 Ядерные цепные реакции
- •1. 3 Цепная реакция деления
- •1.4 Ядерный взрыв
- •1.5 Ядерная безопасность
- •2 КРИТИЧЕСКАЯ МАССА
- •3. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ В АТОМНОЙ БОМБЕ
- •3.1 Урановый заряд
- •3.1.1 Делящиеся изотопы урана
- •3.1.2 Устройство и принцип работы урановой атомной бомбы
- •3.2 Плутониевый заряд
- •4 НЕЙТРОННОЕ ОРУЖИЕ
- •1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1.1 Свойства нейтронов
- •1.2 Свойства нейтронов различных энергий
- •1.3 Замедление нейтронов
- •1.4 Замедлители нейтронов
- •1.5 Диффузия нейтронов
- •1.6 Альбедо нейтронов
- •2. НЕЙТРОНЫ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ
- •2.1 Генерация нейтронов
- •2.2 Радиационный захват
- •2.3 Рассеяние нейтронов в реакторе
- •2.4 Основные характеристики нейтронных полей
- •2.5 Размножение нейтронов
- •2.6 Критичность реактора
- •2.7 Распространение нейтронов в среде
- •3. УПРАВЛЕНИЕ ЯДЕРНЫМ РЕАКТОРОМ
- •3.1 Реактивность реактора
- •3.2 Нейтронный цикл
- •3.3 Управление реактором на тепловых нейтронах
- •1. ИСТОРИЯ АТОМИЗМА
- •2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
- •2.1 Размеры атома
- •2.2 Масса атома
- •2.3 Заряд ядра атома
- •2.4 Внутренняя энергия атома
- •3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ АТОМА
- •3.1 Атом Бора
- •3.2 Теория атома водорода
- •3.3 Квантовомеханическая теория сложных атомов
- •3.4 Электронные оболочки атома и периодическая система элементов
- •4. АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •4.1 Ионизация
- •4.2 Эмиссия рентгеновского излучения
- •1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ИЗОТОПОВ
- •2. НАЧАЛЬНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •3. ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЁЗД
- •4. СКОРОСТЬ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •5. ЗВЁЗДНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •5.1 Ядерные реакции в звёздном нуклеосинтезе
- •5.3 Горение гелия
- •5.4 Синтез ядер с А<60
- •5.5 Синтез ядер с А>60
- •5.5.1 s-Процесс
- •5.5.3 р-Процесс
- •6. ПРОБЛЕМА СОЛНЕЧНОГО НЕЙТРИНО
- •6.1 Ожидаемые источники солнечного нейтрино, энергии и потоки
- •6.2 Детектирование нейтрино
- •6.3 Проблема солнечного нейтрино
- •7. СИНТЕЗ Li, Be и B
- •1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА
- •1.1 Термодинамика ядерного синтеза
- •1.2 Реакции ядерного синтеза
- •1.3 Термоядерные топлива
- •2. ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ В ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ
- •2.1 Водородная бомба
- •2.2 Термоядерный синтез в тепловом урановом реакторе
- •3. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
- •3.1 Временные и температурные условия
- •3.2 Магнитное удержание плазмы
- •3.2.1 Плазма
- •3.2.2 Плазма и УТС
- •3.2.3 Системы с замкнутой магнитной конфигурацией
- •3.2.4 Открытые магнитные конфигурации
- •4. УСТАНОВКИ С МАГНИТНЫМ УДЕРЖАНИЕМ
- •4.1 Токамак
- •4.2 Пинч с обращенным полем (ПОП)
- •4.3 Стелларатор
- •4.4 Открытая ловушка
- •4.5 Плазменный фокус
- •4.6 Галатея
- •5. УСТАНОВКИ ИНЕРЦИОННОГО СИНТЕЗА
- •6. ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- •1. АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •1.1 Основы метода
- •1.2 Практика нейтронно-активационного анализа
- •1.2.2 Анализ наведённой активности
- •1.3 Применения активационного анализа.
- •1.4 Преимущества и недостатки активационного анализа
- •2. РЕНТГЕНОВСКИЙ ЭМИССИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •3. РЕЗЕРФОРДОВСКОЕ ОБРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ
- •1. ОСОБЕННОСТИ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •2. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ
- •3. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ГЕЙЗЕНБЕРГА
- •4. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •4.1 Уравнение Шрёдингера
- •4.2 Волновая функция
- •4.3 Потенциальная яма
- •5. ПРИНЦИП ПАУЛИ
- •6. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
- •6.1 Распределение Максвелла-Больцмана
- •6.2 Распределение Бозе-Эйнштейна
- •6.3 Распределение Ферми-Дирака
- •1. АТОМНОЕ ЯДРО – общие сведения
- •2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДРА
- •2.1 Открытие ядра
- •2.2 Заряд атомного ядра
- •2.3 Масса атомного ядра
- •2.4 Размеры ядра и распределение плотности ядерной материи
- •2.5 Спин и магнитный момент ядра
- •Как и составляющие его нуклоны, ядро имеет собственные моменты: спин, магнитный момент и электрический квадрупольный момент.
- •2.6 Энергия связи и устойчивость ядер
- •2.7 Электрический момент ядра
- •2.8 Чётность
- •2.9 Изоспин нуклонов и ядер
- •3. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
- •1. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ АТОМНОГО ЯДРА
- •1.1 Классификация моделей
- •1.2 История развития моделей ядра
- •2. КАПЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ ЯДРА
- •3. ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ ЯДРА
- •3.1 Экспериментальное обоснование оболочечной модели
- •3.2 Построение оболочечной модели
- •3.3 Ядерные потенциалы и энергетические уровни ядра
- •3.4 Систематика энергетических уровней
- •3.5 Следствия оболочечной модели
- •1. ЧАСТИЦЫ
- •2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
- •3. СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
- •3.1 Фотон
- •3.2 Протон
- •3.3 Нейтрон
- •3.4 Нейтрино
- •4. КВАРКИ
- •5. ЯДЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТИЯ
- •5.1 Виды взаимодействий
- •5.2 Сильные взаимодействия
- •5.3 Квантовая хромодинамика
- •6. АНТИМАТЕРИЯ
- •1. РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •2. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
- •3. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •4. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В РАСПАДАХ
- •5.1 Долина ядерной стабильности
- •5.2 Новые тяжёлые элементы
- •5.3 «Доводородные» элементы
- •5.4 «Экзотические» ядра
- •5.5 На пути к нейтронной материи
- •1. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД И ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
- •2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
- •2.1 Альфа-распад
- •2.1.1 Основные особенности
- •2.2 Бета - распад
- •2.2.3 Электронный захват
- •2.3.1 Внутренняя конверсия электронов
- •2.3.2 Ядерная изомерия
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАСПАДА
- •2. СПОНТАННОЕ ДЕЛЕНИЕ
- •2.1 Самопроизвольное деление тяжёлых ядер
- •2.2 Механизм деления
- •2.3 Энергетика спонтанного деления
- •2.4 Продукты деления
- •2.5 Спонтанное деление из изомерного состояния
- •3. ПРОТОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •4. НЕЙТРОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •7. ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ДЕЛЕНИЕ
- •8. КЛАСТЕРНАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •9. БЕТА-РАСПАД ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗИРОВАННОГО АТОМА
одного примера безнейтринной моды будет означать необходимость пересмотра положений стандартной модели.
Пристальное внимание к этому вопросу происходит по следующим причинам:
. Изучение двойного бета-распада - один из способов установления наличия или отсутствия массы покоя у нейтрино. Этот фактор весьма существенен для выбора космологического сценария эволюции нашей вселенной в отдаленном будущем, тесно сопряженного с проблемой скрытой массы, вопросом о гравитационной устойчивости скоплений галактик и рядом других. Необходимо отметить, что существование массы покоя у нейтрино необходимо для возможности нейтринных осцилляций, могущих, в частности, объяснить меньший поток солнечных электронных нейтрино, чем теоретически предсказываемый, если исходить из безмассовости этих частиц.
. Исследуя безнейтринный двойной бета-распад, можно подвергнуть проверке закон сохранения лептонного заряда. Только через эту моду распада можно узнать природу массы нейтрино, если таковая имеется. Качественный вопрос об этой массе не менее важен, чем количественный.
Одними из наиболее продуктивных считаются эксперименты с изотопом 76Ge., схема распада которого приведена на Рис. 23.
Рис. 23. Схема распада 76Ge.
В 1994 была предпринята попытка обнаружения безнейтринного двойного бета распада упомянутого выше изотопа 130Те. Результаты вкратце можно представить так:
1.Период полураспада изотопа по безнейтринному каналу свыше (1.8 - 2.8) 1022 лет. Это на порядок превышает значение, полученное в ранних экспериментах.
2.Доля безнейтринного распада не более 4.4%.
3.Масса нейтрино не превышает 2 - 6 эВ.
7. ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ДЕЛЕНИЕ
Запаздывающее деление наблюдается в случае, когда делению ядра предшествует β-распад.
Рис. 24. Изменение полной энергии ядра в зависимости от деформации в модели жидкой капли (штриховая кривая) и с учетом оболочечных эффектов (сплошная кривая): 1 - быстрое деление; 2 -
запаздывающее деление; 3 - деление из изомерного состояния; 4 - спонтанное деление
На Рис. 24 показано, как изменяется полная энергия ядра в зависимости от деформации в модели жидкой капли (штриховая кривая) и с учетом оболочечных эффектов (сплошная кривая). Существенным является то, что появляются
две потенциальные ямы, разделенные барьером.
Рассмотрим разные случаи, приводящие к запаздывающему делению.
. Энергия уровня Ei меньше энергии отделения нейтрона Bn (Ei<Bn). В этом случае произойдет деление ядра, так как ширина радиационных переходов в низшие свободные состояния Гγ значительно меньше делительной ширины Гf (Гγ<<Гf).
. В случае если Ei>Bn, то вероятность деления с уровня Ei будет определяться конкуренцией между испусканием запаздывающих нейтронов и запаздывающим делением Wf(Ei) = Гf(Ei)/( Гγ (Ei) +Гf(Ei)).
. Энергия уровня Ei расположена между энергией второго барьера Eb и энергией второго минимума Emin. В этом случае деление происходит из состояний во второй потенциальной яме. При этом если ядро в результате β-распада сразу оказывается в состояниях второй потенциальной ямы, то вероятность запаздывающего деления будут зависеть от вероятности прохождения через барьер второй потенциальной ямы. Если ядро после β-распада оказывается в состоянии первой потенциальной ямы, то вначале оно должно
врезультате γ-перехода перейти в состояние второй потенциальной ямы и затем только происходит деление.
Врезультате исследований механизма запаздывающего деления сформировалось современное представление о двугорбом барьере деления, зависимости его параметров от N и Z, существенном влиянии ядерных оболочек на энергию деформации ядра.
8. КЛАСТЕРНАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
Уже в рамках простой капельной модели можно показать, что с точки зрения энергетики многие тяжёлые радионуклиды способны испускать ядра, более тяжёлые, чем α-частица. Контуры значений Q, приведённые на Рис. 25, показывают, что многие ядра обладают положительными значениями Q относительно эмиссии иона углерода.
Рис. 25. Контуры значений Q для эмиссии 12С ядер как функция числа протонов и нейтронов, рассчитанные по капельной модели. Пунктир – для
10 МэВ. Контурные кривые показывают линии β-стабильности.
В 1984 двумя независимо друг от друга работающими группами в Англии [H.J.Rose, G.A.Jones] и CCCP [Д.В.Александров и др.] был обнаружен радиоактивный распад 223Ra с вылетом ядер 14C.
223Ra
14C + 209Pb + Q(31.85 МэВ). (27)
Кулоновский барьер для кластерного распада весьма велик, поэтому вероятность испускания ядер 14C почти на 10 порядков меньше чем вероятность испускания 
-частиц. Испускания ядер 12С не наблюдалось. Спонтанный вылет ядер 14C был вскоре обнаружен и для других ядер
221Fr, 221Ra, 222Ra. В настоящее время известно свыше 10 изотопов, для которых обнаружена кластерная радиоактивность. Наряду с испусканием ядер 14C наблюдалось испускание ядер 24Ne, 28Mg, 32Si.
Кластерная радиоактивность - явление самопроизвольного испускания ядрами ядерных фрагментов (кластеров) тяжелее, чем α -частица.
В Табл. 10 приведены экспериментально наблюдаемые случаи кластерного распада. Приводятся исходные ядра, испускаемые кластеры, отношения вероятности испускания кластера к вероятности испускания α-частицы λС/λa, периоды полураспада относительно испускания кластера. Из приведенных данных видно, что отношение вероятности испускания тяжелого кластера к вероятности испускания α-
частицы варьируется в интервале ~10-10-10-13. Однако в отдельных случаях, например, в случае испускания изотопов 28,30Mg оно может доходить до 10-17.
Табл. 10. Экспериментальные результаты по кластерному распаду
Исходное |
Испускаемый |
Энергия |
|
|
С/ |
|
a (отношение вероятности |
T1/2, годы (период |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
ядро |
кластер |
распада, Q, |
|
|
|
испускания кластера к |
полураспада относительно |
||
|
|
МэВ |
вероятности испускания альфа- |
испускания кластера) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
частицы) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
221Fr |
14C |
31.28 |
<5 10-14 |
|
>2 108 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
221Ra |
14C |
32.39 |
<1.2 10-13 |
|
>7.4 106 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
222Ra |
14C |
33.05 |
(3.7+0.6) |
10-10 |
|
||||
|
|
|
(3.1+1.0) |
10-10 |
|
||||
223Ra |
14C |
31.85 |
(8.5+2.5) 10 |
|
|
|
|
(7.6+3.0) |
10 |
|
|
|
(5.5+2.0) |
10 |
|
|
|
(4.7+1.3) |
10 |
|
|
|
(6.1+1.0) |
10 |
|
|
|
|
|
-10 -10 -10 -10 -10
224Ra |
14C |
30.54 |
(4.3+1.2) 10-11 |
(2.3+0.6) |
108 |
|
|
|
|
|
|
|
|
226Ra |
14C |
28.21 |
(3.2+1.6) 10-11 |
|
|
|
|
|
|
(2.9+1.0) |
10-11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
225Ac |
14C |
30,47 |
<4 10-13 |
|
>7 1010 |
|
|
|
|
|
|
|
|
231Pa |
23F |
51,84 |
<4 10-14 |
|
>8 1017 |
|
|
|
|
|
|
|
|
230Th |
24Ne |
57.78 |
(5.6+1.0) |
10-13 |
(1.3+0.3) |
1017 |
232Th |
26Ne |
55.97 |
<5 10-11 |
|
|
|
|
|
|
231Pa |
24Ne |
60.42 |
(3.8+0.7) 10-12 |
|
|
|
|
|
|
232U |
24Ne |
62.31 |
(2.0+0.5) 10-12 |
|
|
|
|
|
|
233U |
24Ne |
60.50 |
(7.5+2.5) 10-13 |
|
|
25Ne |
60.85 |
(5.3+2.3) 10-13 |
|
|
|
|
|
|
234U |
24Ne |
58.84 |
(4.4+0.5) 10-13 |
|
|
26Ne |
59.47 |
(3.9+1.0) 10-13 |
|
|
|
|
|
|
235U |
24Ne |
57.36 |
|
|
|
25Ne |
57.83 |
<5 10-12 |
|
|
26Ne |
58.11 |
|
|
|
|
|
|
|
236U |
24Ne |
55.96 |
<4 10 |
-12 |
|
26Ne |
56.75 |
|
|
|
|
|
|
|
234U |
28Mg |
74.13 |
(1.4+0.2) 10-13 |
|
|
|
|
(2.3+0.7) 10-13 |
|
|
|
|
|
|
235U |
28Mg |
72.20 |
<8 10-13 |
|
|
|
|
|
|
236U |
30Mg |
72.51 |
<4 10-12 |
|
|
|
|
|
|
237Np |
30Mg |
75.02 |
<4 10-14 |
|
|
|
|
|
|
236Pu |
28Mg |
79.67 |
~2 10-14 |
|
|
|
|
|
|
238Pu |
28Mg |
75.93 |
|
|
|
30Mg |
77.03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32Si |
91.21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240Pu |
34Si |
90.95 |
<1.3 10-13 |
|
|
|
|
|
|
241Am |
34Si |
93.84 |
<5 10-15 |
|
|
|
|
<3 10-12 |
|
|
|
|
<4.2 10-13 |
|
|
|
|
<7.4 10-16 |
|
>3 1020 |
|
(8.6+1.6) |
1015 |
(3.4+0.8) |
1013 |
>1.4 1020

>6 1018

>9 1020
>6 |
1018 |
|
>5 |
1019 |
|
~1.5 |
1014 |
|
~1.5 |
1018 |
|
~6.5 1017

>5.1016
>9 1016 >1.4 1014 >1.0 1015 >5.8 1017
Таким образом, очень большой избыток нейтронов в некоторых ядрах способствует эмиссии лёгких нуклидов, обогащенных нейтронами.
9. БЕТА-РАСПАД ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗИРОВАННОГО АТОМА
Накопители тяжелых ионов открывают принципиально новые возможности в исследовании свойств экзотических ядер. В частности, они позволяют накапливать и в течение длительного времени использовать полностью ионизованные атомы – «голые» ядра. Таким образом, становится возможным исследовать свойства атомных ядер, избавленных от кулоновского воздействия внешней электронной оболочки.
Необычный распад был впервые обнаружен в 1992 году. Речь идёт о β--распаде полностью ионизированного атома на связанные атомные состояния. Ядро диспрозия, 163Dy, на N-Z диаграмме атомных ядер помечено черным цветом. Это означает, что оно является стабильным ядром. Действительно, входя в состав нейтрального атома, ядро 163Dy стабильно. Его основное состояние (5/2+) может заселяться в результате e-захвата из основного состояния (7/2+) ядра гольмия, 163Ho. Ядро 163Ho, окруженное электронной оболочкой, β-радиоактивно и его период полураспада составляет ~104 лет. Однако это справедливо только если рассматривать ядро в окружении электронной оболочки. Для полностью ионизированных атомов картина принципиально другая. Теперь основное состояние ядра 163Dy оказывается по энергии выше основного состояния ядра 163Ho и открывается возможность для распада 163Dy (Рис. 26). Процесс эквивалентен электронному захвату
16366 Dy66+ →16367 Ho67+ + e− +ν |
(28) |
Образующийся в результате распада электрон может быть захвачен на вакантную К или L-оболочку иона
16367 Ho67+ . В результате распад диспрозия-163 можно
записать в виде
16366 Dy66+ →16367 Ho66+ +ν + e− (в связанном состоянии)
Рис. 26. Схема β-распада полностью ионизованного 163Dy.
