Механизмы б-распада и в-распада
Пожалуй, самым ярким и удивительным свойством б-р аспада является очень сильная зависимость Т½ от энергии вылетающих частиц. Уменьшение энергии на 1% может увеличить Т½ в 10 раз, а уменьшение энергии на 10% изменяет на 2ч3 порядка. Например, самые медленные б-частицы, испускаемые (Th)^232, имеют энергию =4 МэВ, а Т (½ для них =1,4*1010 лет. Самые быстрые б-частицы вылетают из ядер ThC^' (Po)^212… Читать ещё >
Механизмы б-распада и в-распада (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
б-распад
Явление б-р аспада состоит в том, что ядро самопроизвольно испускает б-частицу и превращается в другое ядро с массовым числом, на 4 единицы меньшим, и с атомным номером, меньшим на 2 единицы:
Исходное ядро часто называют материнским, а получающееся после распада ядро — дочерним. Основными характеристиками б-р аспада, как и всякого радиоактивного процесса, является область ядер, у которых наблюдается распад, а также периоды полураспада и энергии вылетающих б-частиц.
Перечислим характерные эмпирические особенности б-р аспада.
- а) б-р аспад идет только для тяжелых ядер, известно более 2000 б-активных ядер. Почти все эти ядра относятся к концу периодической системы ядер и имеют Z>83. Существует еще небольшая группа б-активных ядер в области редких земель, то есть при А=140−160. Z>60.
- б) Периоды полураспадов б-активных ядер варьируются в широчайших пределах: 10-7 с
- в) С другой стороны, энергии вылетающих б-частиц заключены в довольно жестких пределах, а именно, (4ч9) МэВ для тяжелых ядер и (2ч4,5) МэВ для ядер в области редких земель, причем энергия б-частиц растет с ростом Z.
Пожалуй, самым ярким и удивительным свойством б-р аспада является очень сильная зависимость Т½ от энергии вылетающих частиц. Уменьшение энергии на 1% может увеличить Т½ в 10 раз, а уменьшение энергии на 10% изменяет на 2ч3 порядка. Например, самые медленные б-частицы, испускаемые (Th)^232, имеют энергию =4 МэВ, а Т (½ для них =1,4*1010 лет. Самые быстрые б-частицы вылетают из ядер ThC^' (Po)^212) с энергией 10,5 МэВ, а Т½ = 3*10-7 с, то есть в 1024 раз <, чем у Th.
Период полураспада Т½ можно измерить непосредственно по убыванию активности со временем, а также определить по количеству распадов в единицу времени или векового равновесия. Пробеги б-частиц в разных средах измеряют различными методами, с помощью камеры Вильсона, пузырьковых камер, фотографической эмульсии. Энергия б-частиц в первых опытах определялась по их пробегу.
Переход от пробегов к энергии производится при помощи эмпирических или теоретических формул. В первом приближении пробег б-частиц в воздухе связан с ее энергией степенной функцией вида:
R (см)?0,3T_б^(3/2) (МэВ) В 1911 г Гейгер и Нэттол нашли экспериментально, что для б-р адиоактивных элементов всех 3-х радиоактивных семейств существует зависимость между постоянной распада — л и пробегом б-частицы Rб:
lgл=AlgR_б+B.
Так как пробег и энергия б-частицы связаны степенной функцией, то закон Гейгера-Нэттола можно записать в другой форме:
lgл=A'lgT_б+B'.
В логарифмических координатах он приблизительно передается 3-мя параллельными прямыми. Прямая 1 соответствует семейству U, 2 -семейству Th и 3 — семейству AсU. Значение закона Гейгера-Нэттола заключается в том, что с его помощью можно найти л таких ядер, для которых неприменим непосредственный метод определение Т½ (например, для длиннопробежных б-частиц).
б-частицы для ядер определенного сорта имеют одну и ту же определенную энергию рассматриваемую в рисунке 1. Более прецизионные измерения показывают, однако, что спектр вылетающих б-частиц обычно имеет тонкую структуру, то есть состоит из нескольких близких друг к другу энергий. Существует два случая б-р аспада интересные тем, что соответствующие ядра (ThC' и RaC') наряду с основной группой б-частиц испускают очень небольшое количество, так называемых длиннопробежных б-частиц с большей энергией.
Рисунок 1. Энергия частицы.