37.Радиоактивность и закономерности радиоактивного распада; процессы сопровождающие радиоактивный распад и их физическая интерпретация.

Радиоактивностью - самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (например, ядра ₂He⁴). Радиоактивность, наблюдающуюся у существующих в природных условиях ядер называют естественной, а радиоактивность ядер, полученных в результате различных ядерных реакций – искусственной радиоактивностью.

Три компоненты:

1. α-лучи представляют поток ядер гелия ₂He⁴. Каждый радиоизотоп испускает α-частицы примерно одинаковой энергии.

2. β-лучи представляют поток электронов с энергиями в пределах 0.4-0.6МэВ

γ-лучи – это поток квантов коротковолнового электромагнитного излучения, близкого по своей природе к рентгеновскому излучению.

Радиоактивный распад – это свойство самого атомного ядра и зависит только от его внутреннего состояния

Величина, обратная λ, называется средней продолжительностью жизни τ ядра: τ=1/λ. Но обычно продолжительность жизни характеризуют периодом полураспада T, под которым понимают время, в течение которого распадается половина начального количества радиоактивного вещества. Имеем: T=ln2/λ=0.693/λ=0.693τ

Процессы, сопровождающие радиоактивный распад атомных ядер

Альфа-распад Явление α-распада состоит в том, что ядро самопроизвольно испускает α-частицу и превращается в другое ядро с массовым числом на 4 единицы меньшим, и атомным номером на 2 единицы меньшим:_ZX^A → _Z-2Y^A-4 + ₂He⁴ Основное условие самопроизвольного α-распада ядра состоит в том, чтобы масса исходного ядра была бы больше суммы масс образующихся ядер _ZM^A ≥ _Z-2M^A-4 + ₂m⁴ α-распад характеризуется дискретным энергетическим спектром.

Бета-распад Три вида ядерных превращений: электронный (β^-) – распад, позитронный (β⁺) распад и электронный захват (K-захват) – захват ядром электрона с K-оболочки атома.

При исследовании β-радиоактивности встречаемся со слабым взаимодействием, ответственным за β-распад и, как мы увидим позднее, за распад элементарных частиц;

электронный (β^-) распад ядра – это распад, при котором ядро испускает электрон и антинейтрино ( ), и образуется ядро с тем же массовым числом, но с большим на единицу атомным номером _ZX^A → _Z+1Y^A + e^- + , n → p + e^- +

Аналогично позитронный β⁺-распад – это распад при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино, а новое ядро имеет атомный номер на единицу меньше, чем материнское

_ZX^A → _Z-1Y^A + e⁺ + ν, p → n + e⁺ + ν

При K-захвате ядро захватывает электрон с электронной оболочки, чаще всего с ближайшей к ядру К-оболочки e^- + _ZX^A → _Z-1Y^A + ν , p + e^- → n + ν

Как правило, К-захват сопровождается характеристическим рентгеновским излучением, возникающем при переходе электронов на освободившееся место на К-оболочке.

Электроны при β-распаде имеют сплошной энергетический спектр.

Гамма-излучение ядер Переход ядра из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией может происходить различными путями, одним из которых является испускание жесткого электромагнитного излучения с длиной волны, меньшей, чем у рентгеновских лучей. Переходы ядра из возбужденного состояния, сопровождающиеся испусканием γ-лучей -радиационные переходы. Особенность γ-излучения - наблюдаемый энергетический спектр всегда дискретный.