Лекции профессора Б.С. Ишханова (2013 г.) / li_10
.pdf
РАДИОАКТИВНОСТЬОСТЬ
N-Z диаграмма атомных ядерядер
Радиоактивность
Радиоактивность – свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов.
Радиоактивный распадад
•-распад – испускание ядрами -частиц,
•β-распад – испускание (или поглощение) лептонов,
•-распад – испускание -квантов,
•спонтанное деление – распад ядра на два осколка сравнимой массы.
Кболее редким видам радиоактивного распада относятся испускание ядрами одного или двух
протонов, а также испускание кластеров – лёгких ядер от 12С до 32S. Во всех видах радиоактивности (кроме гамма-радиоактивности) изменяется состав ядра – число протонов Z , массовое число А или то и другое одновременно.
Радиоактивность
Радиоактивный распад происходит только в том случае, если масса исходного ядра Mi больше суммы
масс продуктов распада M f
Mi M f .
Разность
Q Mi M f c2
выделяется в виде энергии продуктов распада.
Постоянная распадаа
Постоянная распада характеризует вероятность
распада атомного ядра в единицу времени.
Если в образце в момент времени t содержится N радиоактивных ядер, то количество dN ядер, распадающихся в интервал времени t — t+dt,
определяется соотношением
dN Ndt .
Знак «минус» означает, что общее число радиоактивных ядер уменьшается в результате распада.
Закон радиоактивного распадааспада
N (t) N0e t
N0 — количество ядер в радиоактивном источнике в начальный
момент времени t 0,
N (t) — количество радиоактивных ядер, оставшихся в источнике
вмомент времени t,
— постоянная распада.
Количество ядер радиоактивного источника, распавшихся за время t,
N0 N (t) N0 (1 e t )
Постоянная распада Среднее время жизни
Период полураспада T1/2
— среднее время жизни ядра
|
t |
|
dN |
|
|
dt |
|||
|
|
|
|
||||||
|
0 |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
dNdt |
|
dt |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T1/2 - период полураспада – время, за которое число радиоактивных ядер уменьшается вдвое
N20 N0 e T1/ 2
T |
|
ln 2 |
|
0, 693 |
ln 2 |
1/ 2 |
|
|
|
|
|
-распад
-распад — распад атомных ядер, сопровождающийся испусканием -частицы (ядра 4 He).
-распад происходит в результате сильного взаимодействия.
Энергия -распада QQ
Необходимым условием -распада ядра ( A, Z ) является
M ( A, Z ) M ( A 4, Z 2) M ,
M ( A, Z ) — масса исходного ядра,
M ( A 4, Z 2) — масса конечного ядра, M — масса -частицы.
В результате -распада конечное ядро ( A 4, Z 2) и -частица приобретают суммарную кинетическую энергию Q
Q M ( A, Z ) M ( A 4, Z 2) M c2 ,
Q — энергия -распада.
Из законов сохранения энергии и импульса следует, что энергия-частицы T
T Q M ( A 4, Z 2) .
M ( A 4, Z 2) M
-частица уносит 98% энергии -распада.