38.Радиоактивность. Постоянная распада. Альфа, бета и гамма излучения. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивность: Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц. Радиоактивность подразделяется на: естественную ( наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Различия между этими двумя типами радиоактивности нет , т.к. законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы.

Альфа, бета и гамма излучения.

Альфа - излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Альфа- излучение представляет собой поток ядер гелия; заряд альфа- частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия . По отклонению альфа –частиц в электрическом и магнитном полях был определен их удельный заряд Q/ . β - излучение отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше , а проникающая способность гораздо больше, чем у α- частиц.. β – излучение

представляет собой поток быстрых электронов.

γ - излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью, при прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию. γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны .

Закон радиоактивного распада. Постоянная распада.

Под радиоактивным распадом понимают естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Атомное ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским, возникающее ядро- дочерним. Теория радиоактивноно распада строится на предположении о том, что радиоактивный распад является спонтанным процессом, подчиняющимся законам статистики. Т.к. отдельные радиоактивные ядра распадаются независимо друг от друга, то число ядер dN, распавшихся на среднем за интервал времени от t до t+ dt пропорционально промежутку времени dt и числу N нераспавшихся ядер к моменту времени t:

dN= - N dt где λ- постоянная для данного радиоактивного вещества величина, называемая постоянной радиоактивного распада. Знак минус указывает, что общее чмсло радиоактивных ядер в процессе распада уменьшается.

Разделив переменные и интегрируя:

Ln Получим: N=

Где - начальное число нераспавшихся ядер , N – число нерапавшихся ядер в момент времени t. Последняя формула выражает закон радиоактивноно распада, согласно которому число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненциальному закону.

39. Альфа-распад. Бета-распад. Правила смещения.

Альфа-распад

Альфа-распадом называется испускание ядрами некоторых химических элементов альфа-частиц. Альфа-распад – свойство тяжелых ядер с массовыми числами А>200 и зарядовыми числами Z>82. В таких ядрах происходит образование обособленных альфа-частиц, состоящих каждая из 2х протонов и 2х нейтронов. Этому способствует насыщение ядерных сил. Образовавшаяся альфа-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно альфа-частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам в ядре, чем отдельные нуклоны.

Для выхода из ядра альфа – частице нужно преодолеть потенциальный барьер, высота U которого больше, чем W энергия альфа-частицы в ядре. Альфа-распад происходит путем просачивания альфа-частицы сквозь потенциальный барьер с помощью туннельного эффекта. Формула прозрачности В потенциального барьера показывает, что незначительные изменения энергии альфа-частицы в ядре приводят к сильному изменению величины.: D=Где U=U(x).

Постоянная распада λ связана с прозрачностью потенциального барьера для альфа-частицы. Для упрощенной модели прямоугольного потенциального барьера ширины L: λ= Dn где n –число подходов альфа-частицы к барьеру за единицу времени, равное n= /2R; R-радиус ядра, 2R-ширина потенциальной ямы, = -скорость альфа-частицы в ядре.

Бета-распад

Термином бета-распад обозначают 3 типа ядерных превращений: электронный β_ и позитронный β+ распады, а также электронный захват. Первые 2 типа превращений состоят в том, что ядро испускает электрон (позитрон) и электронное антинейтрино. Эти процессы происходят путем превращения одного вида нуклона в ядре в другой: нейтрона в протон или протона в нейтрон. Превращения происходят по схеме:

(β_ -распад), (β+ - распад).

Где - обозначения электрона и позитрона, - электронные нейтрино и антинейтрино.

В случае е-захвата превращение протона в нейтрон происходит по схеме: и заключается в том, что исчезает один из электронов в ближайшем к ядру К-слое атома. Протон, превращаясь в нейтрон, как бы захватывает электрон; отсюда произошел термин электронных захват. Особенность этого типа бета-распада в вылете из ядра только одной частицы .

Правила смещения. Радиоактивный распад происходит в соответствии с правилами смещения, позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра. Правила смещения:

для альфа-распада, для бета-распада.

Где - материнское ядро , Y –символ дочернего ядра, - ядро гелия, - символическое обозначение электрона.Правила смещения являются следствием 2х законов, выполняющихся при радиоактивных распадах,- сохранения электрического заряда и сохранения массового числа: сумма зарядов возникающих ядер и частиц равна заряду исходного ядра.