Радиоактивность. Левин М.Н - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

14
испускания электрона (позитрона) или
его захвата. Известны три вида β -
распада : β
-
- распад, β
+
-распад и электронный захват , т.е. захват электронов
ядром с одной из ближайших к ядру оболочек . Три вида β - распада сводятся к
следующим видам взаимного превращения нуклонов внутри ядра:
п →р + е
-
+ ν
е
(β
-
-распад),
переход нуклона из состояния нейтрона в состояние протона.
р → п + е
+
+ v
е
(β
+
-распад),
переход нуклона из состояния протона в состояние нейтрона.
р + е
-
→ n + v
e
(электронный захват),
переход нуклона из состояния протона в состояние нейтрона.
Электроны и позитроны не находятся внутри ядра, а рождаются в момент β -
распада при переходе нуклона из одного состояния в другое. Таким
образом, бета -распад представляет собой самопроизвольное взаимное
превращение протонов и нейтронов, происходящее внутри ядра и
сопровождающееся испусканием или поглощением электронов (е
-
), позитронов
(е
+
), нейтрино (v
e
), или антинейтрино (v
e
).
Энергетические условия бета-распада, бета – спектры
Распад возможен, если масса покоя системы в начальном состоянии
больше ее массы в конечном состоянии. Так как масса покоя нейтрино
m
ν =
m
ν =
0
, то энергетические условия всех трех видов β -распада :
M(Z,A) > M(Z+l, A) + m (β
-
-распад), (1)
M(Z,A) > M(Z-l, A) + m (β
+
-распад), (2)
M(Z,A) + m > M(Z-l, А ) (электронный захват), (3)
где m –масса покоя электрона, M(Z, А ) -масса ядра с атомным номером Z и
массовым числом А .
С учетом: M(Z,A) = М
ат
(Z,A) – Z m
e
, из выражений (2) и (3) можно
показать, что электронный захват энергетически более выгодный процесс, чем
позитронный распад, так как при выполнении условий позитронного распада
автоматически выполняется условие электронного захвата. Вообще,
электронный захват более вероятен для тяжелых ядер , у которых К-электронная
оболочка расположена ближе к ядру. Захват электронов происходит чаще
всего с ближайшей К - оболочки (К-захват), но может идти со значительно
меньшей вероятностью и со следующих L- и М -оболочек (L-и М -захваты ). β
-
-
распад характерен для нейтронозбыточных ядер , в которых число нейтронов
больше, чем в устойчивых ядрах (ядра с Z > 83, если число нейтронов больше,
чем в β -стабильных ядрах , испытывают только α-распад). β
+
распад и
электронный захват свойственны нейтронодефицитным ядрам, более легким,
чем устойчивые или β -стабильные ядра. Для легких ядер электронный захват
затруднен в силу малой плотности вероятности нахождения орбитального
электрона внутри ядра. Применение энергетических условий к массам
нуклонов указывает на нестабильность свободного нейтрона. Протон в
в свободном состоянии стабилен и может превращаться в нейтрон только в
ядре. 
                                         14
и спуск ани я элек трона (пози трона) и ли его зах вата. И звестны три ви да β-
распада: β- - распад, β+ -распади элек тронны й зах ват, т.е. зах ват элек тронов
ядром с одной и з бли жай ш и х к ядру оболочек . Т ри ви да β-распада сводятся к
следую щ и м ви дам взаи много превращ ени янук лонов внутри ядра:
                               п →р + е- + νе (β- -распад),
           перех однук лона и з состояни яней трона в состояни епротона.
                               р → п + е+ + vе (β+ -распад),
           перех однук лона и з состояни япротона в состояни еней трона.
                          р + е- → n + ve (элек тронны й зах ват),
           перех однук лона и з состояни япротона в состояни еней трона.
    Э лек троны и пози троны ненах одятсявнутри ядра, а рождаю тсяв момент β-
распада при перех оде нук лона и з одного состояни я в другое. Т ак и м
образом, бета -распад представляет собой самопрои звольное взаи мное
превращ ени е протонов и ней тронов, прои сх одящ ее внутри ядра и
сопровождаю щ ееся и спуск ани ем и ли поглощ ени ем элек тронов (е-), пози тронов
(е+), ней три но (ve), и ли анти ней три но (ve).

              Эне рге т иче ские условия бе т а-распад а, бе т а – спе кт ры
    Распад возможен, если масса пок оя си стемы в начальном состояни и
больш е ее массы в к онечном состояни и . Т ак к ак масса пок оя ней три но
mν = mν = 0 , то энергети ческ и еуслови явсех трех ви дов β -распада:
                    M(Z,A) > M(Z+l, A) + m       (β - -распад),              (1)
                                                     +
                    M(Z,A) > M(Z-l, A) + m       (β -распад),                (2)
                    M(Z,A) + m > M(Z-l, А )      (элек тронны й зах ват),    (3)
где m –масса пок оя элек трона, M(Z, А ) -масса ядра сатомны м номером Z и
массовы м чи слом А .
   С учетом:         M(Z,A) = М ат (Z,A) – Z me, и з вы ражени й (2) и (3) можно
пок азать, что элек тронны й зах ват энергети ческ и более вы годны й процесс, чем
пози тронны й распад, так к ак при вы полнени и услови й пози тронного распада
автомати ческ и вы полняется услови е элек тронного зах вата. В ообщ е,
элек тронны й зах ват болеевероятен длятяжелы х ядер, ук оторы х К -элек тронная
оболочк а расположена бли же к ядру. Зах ват элек тронов прои сх оди т чащ е
всего с бли жай ш ей К -оболочк и (К -зах ват), но может и дти со значи тельно
меньш ей вероятностью и со следую щ и х L- и М -оболочек (L-и М -зах ваты ). β--
распадх арак терен для ней тронозбы точны х ядер, в к оторы х чи сло ней тронов
больш е, чем в устой чи вы х ядрах (ядра сZ > 83, если чи сло ней тронов больш е,
чем в β -стаби льны х ядрах , и спы ты ваю т тольк о α -распад). β + распад и
элек тронны й зах ват свой ственны н ейт ро н о дефиц ит н ы м я драм, более легк и м,
чем устой чи вы е и ли β -стаби льны еядра. Д лялегк и х ядер элек тронны й зах ват
затруднен в си лу малой плотности вероятности нах ождени я орби тального
элек трона внутри ядра. При менени е энергети ческ и х услови й к массам
нук лонов ук азы вает на нестаби льность свободного ней трона. Протон в
 в свободном состояни и стаби лен и может превращ аться в ней трон тольк о в
ядре.

Страницы