 |
Виды радиоактивного распада.
|
|
|
|
В зависимости от вида радиоактивного излучения, которое сопровождает процесс распада, по современным представлениям различают пять основных типов радиоактивности:
1. α – распад, когда наряду с дочерним ядром возникает поток α – частиц, которые представляют собой ядра изотопа 
;
2. β – распад, который сопровождается излучением либо потока электронов – е-, либо потока позитронов – е+, либо представляет собой захват ядром одного из электронов внутренних электронных оболочек атома. Это, в конечном итоге, приводит к превращению одного из протонов в нейтрон и испусканию атомом рентгеновского излучения;
3. спонтанное деление – самопроизвольный распад ядра на две примерно равные части;
4. однопротонный распад – сопровождается излучением одного протона на каждый акт распада;
5. двухпротонный распад – когда каждый распад приводит к излучению ядром двух протонов.
Все виды превращений ядер одного химического элемента в ядра другого протекают в соответствии всего с тремя правилами:
1. Закон сохранения электрического заряда – суммарный заряд продуктов распада равен заряду распадающегося ядра.
2. Закон сохранения числа нуклонов – сумма нуклонов в продуктах распада равна числу нуклонов в распадающемся ядре.
3. Закон сохранения полной энергии – полная энергия продуктов распада равна полной энергии распадающегося ядра.
Если подсчитать суммарную массу покоя дочернего ядра и испущенных при радиоактивном распаде частиц, то она всегда оказывается меньше массы покоя материнского ядра, т.е. возникает так называемый дефект масс. Как известно, любым изменениям массы системы тел соответствуют эквивалентные изменения энергии этой системы, в соответствии с формулой Эйнштейна: ΔЕ = mc2. В нашем случае это означает, что дочернее ядро и испущенные частицы приобретают при распаде некоторый запас кинетической энергии, пропорциональный дефекту масс.
|
|
|
Обычно, все типы радиоактивности сопровождаются испусканием γ – лучей, которое представляет собой поток квантов жесткого электромагнитного излучения с длиной волны от 10-10 м до 10-13 м. Это связано с тем, что возникшее в результате радиоактивного распада дочернее ядро, согласно законам квантовой механики, может находиться в нескольких различных состояниях. В каждом из них оно обладает определенной энергией. Состояние с наименьшей возможной энергией является наиболее устойчивым и называется основным. Остальные состояния являются возбужденными. В возбуждённом состоянии ядро может находиться, примерно, 10-8 – 10-12 с. Затем происходит переход в основное состояние. Этот переход может быть реализован через ряд промежуточных состояний. При этом разница энергий ядра в разных состояниях испускается в виде γ – квантов.
Три последних типа распада (спонтанное деление, одно- и двух- протонная радиоактивность) довольно редкое явление в природе, и их мы рассматривать не будем. Остановимся более подробно на α и β распаде.
α – распад протекает по следующей схеме:
,
где X – химический символ материнского, распадающегося ядра, Y – символ дочернего ядра.
В соответствии с этой схемой, вновь образовавшийся элемент сдвинут в периодической таблице Менделеева на два номера влево, а его атомная масса меньше на четыре единицы. α - распад испытывают почти все тяжелые ядра с Z > 83 и всего несколько изотопов с Z < 83, причем периоды их полураспада очень велики (неодим 
, Т = 5·1015 лет; платина 
, Т = 1012 лет)
Бета-распад заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона. Все β-распадчики – это нуклиды с нарушенным отношением числа протонов и нейтронов (N/Z) в ядре.
|
|
|
Если в ядре имеется излишек нейтронов, то ядро испытывает электронный распад, при котором один из нейтронов ядра превращается в протон, испуская при этом электрон и антинейтрино:
.
схема атомных превращений имеет вид:
.
Как видно, при таком превращении вторичный элемент сдвигается в периодической таблице на один номер вправо, а значения массового числа остается без изменения.
Если неблагоприятное соотношение N и Z в ядре обусловлено излишком протонов, то происходит позитронный распад. В этом случае один из протонов превращается в нейтрон, при этом из ядра выбрасывается позитрон (частица с массой равной массе электрона и таким же, но положительным зарядом) и нейтрино:
Изотопное превращение реализуется по схеме:
В природе такой распад испытывают изотопы азота и натрия:
, 
.
При позитронном распаде дочернее ядро сдвигается в таблице Менделеева на один номер влево. Общее число нуклонов при этом не меняется.
Третий вид β-распада заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома. Чаще всего это происходит с электронами К-слоя, реже захватываются электроны из L или М слоев. В результате один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:
.
Этот вид β-распада получил название е-захвата (К-захвата). Его схема выглядит следующим образом:
.
Примером может служить распад бериллия:
.
Отметим, что е-захват всегда сопровождается испусканием характеристического рентгеновского излучения, т.к. на освободившееся место переходят электроны с более высоких энергетических уровней.
В результате Е-захвата так же, как и при β+-распаде, массовое число ядра не меняется, а порядковый номер уменьшается на единицу.
Отметим, что всего известно около 1000 изотопов β-распадчиков. Из них только 20 являются естественными. Подавляющее большинство этих изотопов испытывает β--распад.
|
|
|
