Радіоактивні перетворення ядер

Електронам конверсії відповідають дискретні значення енергії. їхня величина залежить від роботи виходу електрона з оболонки і від енергії, яку віддає ядро при переході зі збудженого до нормального стану.

Якщо вся енергія Е виділяється у вигляді у-кванта, то частота випромінювання v визначається зі співвідношення:

E = hv.

У випадку випромінювання електронів внутрішньої конверсії енергії електронів визначатимуться зі співвідношень:

E-Ak , E-AL;...,

де Ак, AL,...—робота виходу електрона з К-, L-, ... -оболонок. Завдяки тому, що енергія електронів кожного рівня суворо визначена, електрони конверсії можна легко відрізнити від γ-електронів, спектр яких безперервний. Крім того, внутрішню конверсія завжди супроводжується характеристичним рентгенівським випромінюванням, що обумовлюється переходом електронів верхніх оболонок на місця, що звільнилися в результаті вилітання електронів.

При у-випромінюванні енергія у-квантів, що випускаються, виявляється меншою за енергію збудженого стану ядра. Частина енергії переходить в енергію віддачі ядра:

Е=Еγ+Тя,

де Е — енергія збудженого ядра,

Еγ — енергія у-кванта,

Tя — кінетична енергія віддачі ядра.

Хоча Tя — дуже маленька величина (Tя >> 0,01—10 еВ), проте Eg≠Е. Тому у-кванти, випущені ядром, не можуть перевести ядро того ж типу з нормального стану (Е = 0) до збудженого. Для цього у-квант повинен мати енергію:

Eγ= Е+Тя,

де Тя — енергія віддачі, яку у-квант повинен передати поглинаючому ядру.

Але існують умови, за яких енергія віддачі зведена до нуля (ядра у вигляді кристалічних решіток при низькій температурі). У цьому випадку стають можливими випускання й поглинання у-квантів без віддачі.

Крім того, має місце резонансне поглинання γ-квантів ядрами: ядро поглинає γ-квант тієї ж частоти, що й частота випромінюваного ядром у-кванта при переході зі збудженого стану до основного. Резонансне поглинання можна отримати тільки при компенсації втрати енергії на віддачу. Такій умові задовольняють ядра, що перебувають у зв'язаному стані (кристалічна решітка) і при низьких температурах, щоб зупинити коливання ядер у решітках. У цьому випадку імпульс і енергія віддачі передаються не одному ядру (яке поглинає або випромінює у-квант), а всій кристалічній решітці загалом. Маса кристала щодо маси окремого ядра є набагато більшою величиною, тому відповідно до закону збереження імпульсу

втрати енергії на віддачу стають нескінченно малими. Можна сказати, що процеси випромінювання й поглинання у-випромінювання в цьому випадку відбуваються абсолютно пружно, тобто практично без втрат енергії.

Явище пружного випромінювання або поглинання у-квантів ядрами атомів, зв'язаними у твердому тілі, що не супроводжується зміною внутрішньої енергії тіла, називається ефектом Мессбауера (від імені вченого, який досліджував це явище і встановив його закономірності).