Радиоактивность. Левин М.Н - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

12
превышающие энергию основной группы на 1 ÷ 2 МэВ . Альфа -
частицы , которые обладают такими энергиями называются длиннопробежными.
При сравнении энергии α -распада Е
а
различных изотопов одного и
того же элемента наблюдается закономерное уменьшение энергии с
ростом массового числа .
Излучение α-частиц
В процессе α - распада различают два этапа: 1-образование α -частицы в ядре
и 2-испускание α -частицы . Образование α -частичной группы - α -ассоциации-
из двух протонов и двух нейтронов происходит в ядерной материи в самом
процессе α -распада . Существуют различные модели формирования α -частиц в
ядре. Наиболее принятым в настоящее время является подход, основанный на
перекрытии волновых функций нуклонов, образующих α -частичную группу.
Второй этап связан с вероятностью распада α - активного ядра. Принято считать,
что потенциал внутри ядра (с учетом короткодействующего характера ядерных
сил) имеет вид сферической потенциальной ямы (рис.4). Условия внутри ядра
при г < R описываются постоянным потенциалом -Vo. Радиус ядра:
R = (1,45 - 1, 5) ⋅10
–13
А
1/3
(см ) = r
0
A
1/3
(Фм)
где A-массовое число, 1 Фм (ферми ) = 10
-13
см , r
0
– радиус нуклона.
Считая, что потенциал для α - частцы вне ядра (при г > R) равен кулоновскому,
образующему барьер высотой :
Bα=V
K
= Z
α
Z⋅e
2
/r = 2Z (4,8⋅10
-10
)
2
/ l,45 ·10
–13
A
1/3
⋅1,6 ⋅10
-6
≈2Z/А
1/3
МэВ ,
где Zα = 2 - электрический заряд α - частицы , Z - заряд дочернего ядра, e-
элементарный заряд, г - расстояние от центра ядра. r
E
- Z
α
Z⋅e
2
/E
α
- точка
поворота при V
K
(r
E
) = Е
α
.
Расчеты показывают, что всегда
Е
α
<В
α
По классическим представ-
лениям α - частица с кинетической
энергией меньше высоты
потенциального барьера не может
проникнуть из области I в область
III. Однако в мире микрочастиц,
движение которых описывается
квантовой механикой , частица с
энергией E
α
< В
α
может с некоторой
вероятностью преодолеть барьер с
помощью туннельного эффекта.
При α-распаде состояния в ядре
квазистационарны , так как времена
жизни α - активных ядер (от 10
-6
до 10
17
с) очень велики по сравнению с
характерным ядерным временем (10
-23
c). Заменим реальный потенциальный
Рис. 4.
Потенциальная энергия α-частицы 
                                           12
превы ш аю щ и е энерги ю      основной группы на 1 ÷ 2 М эВ . А льф а -
части цы , к оторы еобладаю т так и ми энерги ями назы ваю тсядлин н о про беж н ы ми.
    При сравнени и энерги и α -распада Е а разли чны х и зотопов одного и
того же элемента наблю дается зак ономерное уменьш ени е энерги и с
ростом массового чи сла.

                                 Излуче ние α-част иц
    В процессеα -распада разли чаю т два этапа: 1-образовани еα -части цы в ядре
и 2-и спуск ани е α -части цы . О бразовани е α -части чной группы - α -ассоци аци и -
и з двух протонов и двух ней тронов прои сх оди т в ядерной матери и в самом
процессеα -распада. Сущ ествую т разли чны емодели ф орми ровани яα -части ц в
ядре. Н аи более при няты м в настоящ ее время является подх од, основанны й на
перек ры ти и волновы х ф унк ци й нук лонов, образую щ и х α -части чную группу.
В торой этап связан свероятностью распада α-ак ти вного ядра. При нято счи тать,
что потенци ал внутри ядра (с учетом к оротк одей ствую щ его х арак тера ядерны х
си л) и меет ви дсф ери ческ ой потенци альной ямы (ри с.4). У слови я внутри ядра
при г < R опи сы ваю тсяпостоянны м потенци алом -Vo. Ради усядра:
                    R = (1,45 - 1, 5) ⋅10 –13 А 1/3 (см) = r0 A1/3 (Ф м)
гдеA-массовоечи сло, 1 Ф м (ф ерми ) = 10-13см, r0 – ради уснук лона.
Счи тая, что потенци ал для α-частцы вне ядра (при г > R) равен к улоновск ому,
образую щ емубарьер вы сотой :
          Bα=VK = ZαZ⋅e2/r = 2Z (4,8⋅10-10)2 / l,45 ·10 –13 A1/3⋅1,6 ⋅10-6 ≈2Z/А 1/3 М эВ ,
где Zα = 2 - элек три ческ и й заряд α-части цы , Z - заряд дочернего ядра, e-
элементарны й заряд, г - расстояни е от центра ядра. rE - ZαZ⋅e2/Eα- точк а
                                                  поворота при VK(rE) = Е α.
                                                  Расчеты пок азы ваю т, что всегда
                                                  Е α<В α По к ласси ческ и м представ-
                                                  лени ям α-части ца с к и нети ческ ой
                                                  энерги ей          меньш е       вы соты
                                                  потенци ального барьера не может
                                                  прони к нуть и з области I в область
                                                  III. О днак о в ми ре ми к рочасти ц,
                                                  дви жени е к оторы х       опи сы вается
                                                  к вантовой мех ани к ой , части ца с
                                                  энерги ей Eα< В α может с нек оторой
                                                  вероятностью преодолеть барьер с
                     Ри с. 4.                      помощ ью т ун н ельн о го эффек т а.
        Потенци альнаяэнерги яα-части цы           При α-распаде состояни я в ядре
                                                   к вази стаци онарны , так к ак времена
жи зни α-ак ти вны х ядер (от 10 до 10 с) очень вели к и по сравнени ю с
                                     -6          17

х арак терны м ядерны м временем (10-23c). Замени м реальны й потенци альны й

Страницы