Лекции профессора Б.С. Ишханова (2013 г.) / li_10

Прохождение -частицы через потенциальныйьный барьербарьер

Bk T 20 МэВ

R R0 10 12 см

Вероятность P прохождения -частицы с энергией T

через потенциальный барьер V(r)

		2	R0		e 84	10 36
P exp			R	2 V (r) T dr
						.

Физика процесса -распадада

Вероятность -распада равна произведению вероятности обнаружить -частицу на границе ядра f на вероятность её

прохождения через потенциальный барьер P.

f P

f

v

v

c

2(T

V (r)) 1/2

1021

1

сек

2R

1/3

1/3

c

2

2r A

2r A

0

0

,

v — скорость -частицы внутри ядра v (0,1 0, 2)c , T — кинетическая энергия -частицы,

— приведенная масса -частицы, V (r) — ядерный потенциал.

α-распад на возбужденные состоянияяния ядраядра

Допустимые значения орбитального момента l, который может унести α-частица, ограничены законами сохранения момента количества движения и чётности

J f Ji		l J f	Ji	.

Jf и Ji – спины конечного и начального ядер. Из закона

сохранения чётности следует, что значение l должно быть чётным, если чётности начального и конечного ядер совпадают, и нечётным, если чётности различны.

p p		f	p( ) ( 1)l
i
E				2l(l 1)
ц.б.				2mr2

Пример. -распад	253	p 253
	Es	J (	Es) 7 / 2
		T1/2 20,5 дн		253Es

Пример. -распад 255Fm	J p (255Fm) 7 / 2
T1/2 20,1 лет		255Fm

				-распад
	Zравн			A
			2	0,015A2/3

-радиоактивные ядра наблюдаются во всей области

значений массового числа A, от свободного нейтрона до самых тяжёлых ядер.

-распад

-распад происходит в результате слабых взаимодействий.

На нуклонном уровне это соответствует переходам нейтрона в протон или протона в нейтрон.

На кварковом уровне при -распаде происходит превращение d-кварка в u-кварк или превращение u-кварка в d-кварк.

Энергия -распада

Я

Я

2

Q

M

( A, Z) M

( A, Z 1)

me

c

-

-распад

Я

Я

2

Q

M

( A, Z) M

( A, Z 1)

me

c

-

-распад

Qe-з

Я

( A, Z ) me

M

Я

( A, Z 1)

2

- е-захват

M

c

M Я - массы ядер, me - масса электрона.

В справочных таблицах обычно приводятся массы или избытки масс атомов, поэтому для энергий -распадов в этом случае

		ат		ат			2
Q	M		( A, Z ) M		( A, Z 1)	c			-		-распад
Q	M ат ( A, Z) M ат ( A, Z 1)					c2		2mec2	-		-распад
Qe-з		ат	( A, Z) M	ат	( A, Z 1)		2		- е-захват
	M					c

M ат - массы атомов.

Спектр электронов -распадапада

dNe

dTe

Q

Te

Энергии -распада изменяются от 0.02 МэВ до ~20 МэВ.

3 H 3 He e e 0,02 МэВ 11 Li 11 Вe e e 20,4 МэВ

Периоды полураспада изменяются от 10–3 с до 1016 лет.

	-распад ядер
Mc2 (МэВ)	Mc2 (МэВ)
6	6
5	5
4	4
3	3
2	2
1	1

-3 -2 -1 Z +1 +2 +3	-3 -2 -1 Z +1 +2
Нечетные А	Четные А