80. Пояснення альфа розпаду

Опишемо процес α-розпаду з погляду класичної механіки. Розглянемо конкретний випадок ядер ₉₂U²³⁸. Радіус цього ядра становить 10–12 см. Припустимо також, що радіус ядра є того ж порядку, що й довжина хвилі λ де Бройля для α-частинки. Більшою довжина хвилі бути не може, оскільки тоді не можна було б локалізувати α-частину в ядрі. Швидкість переміщення α-частинки в ядрі повинна бути близько 10⁹ см/с, що відповідає її енергії Wα+V₀.Всередині ядра α-частинка коливається і близько 10²¹ разів за секунду вдаряється в “стінки” потенціального бар’єра. Період піврозпаду U²³⁸ становить 4,5·10⁹ років. Отже, упродовж часу життя ядра α-частинки роблять близько 10³⁸ спроб подолати потенціальний бар’єр. Однак жодна з цих спроб у рамках класичної механіки не може привести до позитивного результату, тобто до вилітання α-частинки за межі ядра.

Справді, у випадку U²³⁸ Wα = 4,21 МеВ, а висота потенційного бар’єра для α-частинки

Приймемо, що висота потенціального бар’єра дорівнює висоті кулонівського потенціалу на відстані r₀ від центра ядра . Для ядра ₉₂U²³⁸ висота бар’єра r₀ W становить 25 МеВ. Згідно з класичною механікою, α-частинка може покинути ядро тільки в тому випадку, якщо її енергія перевищує висоту потенційного бар’єра. Тому у випадку U²³⁸ класична механіка доходить висновку, що за значення енергії 4,21 МеВ α-частинка повинна залишитись замкненою всередині ядра.

81. Типи бета перетворення

Під цією загальною назвою об’єднують три типи радіоактивних перетворень: електронний розпад (β–-активність), позитронний розпад (β+) і електронне захоплення (К). 1-й тип β-розпаду виявляється у випусканні ядрами позитронів, який спостерігався у складі космічного випромінювання.2-й позитивний β-розпад, пов’язаний з перетворенням одного з ядерних протонів у нейтрон, прийнято позначати як β+ розпад, на відміну від електронного β–-розпаду. Під час β-розпаду масове число ядра не змінюється, а продуктом розпаду є β-ізобар з Z, на одиницю більшим у випадку β– і на одиницю меншим у випадку β+-розпаду. 3-й різновид β-перетворень – електронне захоплення – відкритий 1938 р. Л. Альваресом. Під час такого перетворення ядро самовільно захоплює один з електронів, найближчих до ядра оболонок, унаслідок чого один з протонів ядра перетворюється в нейтрон. Найімовірніше так зване К-захоплення, за якого електрон зазнає захоплення з К-оболонки атома. У разі К захоплення, як і у випадку β+-розпаду, порядковий номер елемента Z зменшується на одиницю. Після захоплення ядром К (іноді L або M) електрона вакантне місце в оболонці заповнює один з відстанненіших

електронів, унаслідок чого виникає характеристичне Х-випромінювання (К-,L-, M-серії). Максимальну енергію β-частинок, що вилітають, можна обчислити, якщо відомі точні значення мас вихідного ядра і ядра продукту. Якщо в цьому випадку користуватись, як це часто роблять, значеннями мас нейтральних атомів (М₁ для вихідного і М₂ для кінцевого продукту), то у випадку β–-розпаду

W_β^‑_max = (M₁ – M₂) c²

а у випадку β+-розпаду, оскільки Z зменшується на 1 і в процесі розпаду

народжується позитрон, –

W_β⁺_max = (M₁ – M₂ – 2m_e) c²

Очевидно, що β+-розпад не може відбуватись, якщо різниця мас вихідного і кінцевого атомів менше 2m_е. Для електронного захоплення, яке зарезультатами еквівалентне β+-розпаду, такого обмеження нема.