Радіоактивні перетворення ядер

Кількість розпадів, що відбуваються з ядрами за 1 с, називається активністю нукліда:

Радіоактивні процеси

Для будь-якого радіоактивного процесу виконуються закони збереження енергії, імпульсу, моменту кількості руху, а також електронного заряду. При а-розпаді й у-випромінюванні виконується також закон збереження парності.

Парність Р — квантове число, що характеризує симетрію хвильової функції елементарної частинки або системи елементарних частинок щодо дзеркального відображення. Парність частинки позитивна, якщо при дзеркальному відображенні хвильова функція частинки не змінює знак:

Р=+1.

Якщо ж знак хвильової функції змінюється при відображенні, то парність частинки негативна:

Р= - 1.

Закон збереження парності накладає ряд обмежень на ядерні процеси. Так, реакція заборонена законом збереження парності, якщо кінетична енергія протона не перевищує 0,5 МеВ. Причина в тому, що при цьому значенні енергії хвильова функція пари частинок непарна, а пари - парна. При вищій енергії протона пара частинок може мати парну хвильову функцію, і тоді протікання цієї реакції є можливим.

α-Розпад

При α-розпаді з радіоактивного ядра випромінюється а-частинка (двічі магічне ядро атома Гелію ). Таким чином, дочірнє ядро має на два протони і два нейтрони менше, ніж материнське. а-Розпаду зазнають головним чином важкі ядра (А > 200, Z > 8а).

Правило зміщення для α-розпаду:

α-Розпад можливий тому, що маса, а отже, і енергія а-радіоактивного ядра більша за суму мас (або сумарну енергію спокою) а-частинки і дочірнього ядра, що утворюється в результаті а-розпаду. Надлишок енергії материнського ядра звільняється у формі кінетичної енергії а-частинки і дочірнього ядра. Швидкості а-частинок, що вилітають при розпаді, коливаються в межах (1,4-2) 107 м/с. Це відповідає енергіям 4-9 МеВ.

Сучасна теорія ядерних взаємодій стверджує, що а-частинки утворюються в результаті зустрічі двох протонів і двох нейтронів, які рухаються усередині ядра.

Енергетичний спектр випромінюваних а-частинок складається з декількох близько розташованих моноенергетичних ліній. Це означає, що в межах кожної групи енергії частинок постійні. Дискретність спектра α-частинок ще раз доводить дискретність енергетичних рівнів атома.

Для α-розпаду виконується така закономірність: зі зменшенням періоду піврозпаду радіоактивного елемента збільшується пробіг і енергія а-частинок, що ним випромінюються.

Цей взаємозв'язок був встановлений емпірично і називається законом Гейє-ра-Неттола.

β-РозпадУ процесі β-розпаду з радіоактивного ядра самодовільно випромінюється електрон (електронний, або β--розпад) або позитрон (позитронний, або β+-розпад). Ці частинки виникають у ядрі безпосередньо в момент β-розпаду, а до цього їх у ядрі немає. Крім того, існує ще третій вид β-розпаду — захоплення ядром електрона з оболонки свого атома. Він називається е-захоплення.

У кожнім випадку β-розпаду відбувається випромінювання нейтрино (або антинейтрино). Правило зміщення для β-розпаду має вигляд: