Альфа-распад (тип радиоактивного распада)

Известно достаточно много различных способов радиоактив­ных распадов ядер. Иногда даже одинаковые ядра могут распадаться по-разному. Но большинство ядер распадается по одному из следующих каналов: α-рас­пад, β-распад, γ-распад и спонтанное деление.

Альфа-распад протекает с испусканием α-частиц, так исторически называют ядра ⁴₂He:

^A_ZX → ^A-4_Z-2X’ + ⁴₂He.

Известно более 300 α-радиоактивных ядер, в основном полу­ченных искусственно. Все они достаточно тяжелые, у боль­шинства Z > 82. Альфа-распад возможен, если выделяюща­яся при распаде энергия

Q = c²(m_X — m’_X — m_α) > 0.

Хотя законы сохранения разрешают α-распад всем ядрам с A ≥ ~140, среднее время жизни у некоторых оказывается столь большим, что наблюдать радиоактивность не удается. Характерной особенностью α-распадов является большая разница времен жизни радиоактивных ядер (от 3 • 10^-7 с у ²¹²Po до ~10¹⁷ лет у ²⁰⁴Pb) при небольшом различии в энергиях вылетающих α-частиц (4-9 МэВ для тяжелых ядер и 2-4,5 МэВ для ядер в области редких земель. E_КИНα ≈ Q, так как m’_X >> m_α).

Схема α-распада

Шарик в ямке на вершине горы

Дискретный характер спектра α-частиц, взлетающих с энергией Eα

Основные особенности α-распада можно по­нять, если исходить из того, что в ядре уже есть готовая α-частица. Тогда ее взаимодействие с остальными нуклонами описывается потенциалом, представленным на рисунке. Потенциальная яма обусловлена сильным взаимодействием нуклонов в ядре при r < R. Барьер на краю ямы возникает из-за кулоновского отталкивания положительно заряжен­ных α-частицы и конечного ядра. Барьер появляется там, где заканчивается влияние сильных взаимодействий. Если бы в микромире действовали классические законы, α-распад был бы невозможен. Шарик не может сам выкатиться из ям­ки, даже если эта ямка расположена на вершине горы. Квантовые законы позволяют α-частице «выкатиться из ямки», благодаря туннель­ному эффекту она вылетает из ядра.

Спектр α-частиц носит дискретный харак­тер. Это связано с тем, что в результате α-распада ядро может образоваться как в ос­новном, так и в возбужденном состоянии. При этом законы сохранения энергии и им­пульса однозначно определяют энергию вы­летающей α-частицы. Материал с сайта http://worldof.school

Зависимость выделяющейся при α-распаде энергии от массового числа распадающегося ядра

«Простой» потенциальный барьер для грубой оценки D и τ

На этой странице материал по темам:

• Физика. радиоактивность

• Радиоактивность физика кратко