А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Імовірність - а-розпад
Імовірність а-розпаду може бути істотно менше теоретичної з різних причин. Однією з цих причин є те, що в елементарній теорії не розглядалася ймовірність утворення а-частинки, передбачалося, щоа-частинка існує в ядрі в готовому вигляді. Однак, якщо вважати, що а-частка утворюється в ядрі в момент а-розпаду, то ймовірність її освіти повинна бути різною для різних ядер.
Вираз для ймовірності а-розпаду (VI.40) або (VI.41) становить теоретичну основузакону Гейгера-Неттола і дає якісне його пояснення.
Інша можлива причина зменшення ймовірності а-розпаду в порівнянні з теоретичної пов'язана з тим, що в елементарній теорії а-розпаду не враховується роль моменту, знесеного а-частинкою. Труднощі тутполягає в тому, що спостерігаються на досвіді високі коефіцієнти заборони F не можна пояснити одним тільки збільшенням бар'єру за рахунок появи відцентрового потенціалу (роль якого, як було показано, мала), а треба розглядати набагато більш складні явища. Дочисла таких явищ відноситься, наприклад, вплив поля випромінювання дочірнього ядра на відлітає а-частинку. Тут зв'язок ймовірності а-розпаду з величиною знесеного а-частинкою орбітального моменту /повинна проявлятися тому, що різним /відповідає утвореннядочірнього ядра в різних станах, переходи з яких відрізняються характером випускається випромінювання.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різко зменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2 має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергіїа-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.
Із зростанням моменту кількості руху /різко зменшується ймовірність а-розпаду. Наприклад, розпад будь-якого парному-парного ряду (0) не може йти на рівні з непарним спіном іпозитивної парністю або на рівні з парних спіном, але негативною парністю.
Отримані співвідношення мають важливе значення для теорії а-розпаду, так як основним чинником, що визначає ймовірність а-розпаду, є проникність потенційного бар'єру.
Імовірність (1-розпаду Ас227 з утворенням ізотопу торію (радіоактінія) в 80 разів більша, ніж ймовірність а-розпаду з утворенням францію.
Оскільки рівняння (VI.38) відповідає досить грубій моделі а-розпаду, не враховує несферичності ядра івикористовує спрощені уявлення про потенціал ядра в області г R0 то спроби його точного рішення мало виправдані. Тому для з'ясування залежності ймовірності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки достатньо обчислити ймовірність проходження а-частинки черезпотенційний бар'єр, використовуючи з квантової механіки результат задачі про прозорість потенційного бар'єру.
Інша зроблене нами важливе спрощує допущення - сферична форма всіх ядер - як відомо, не підтверджується для більшості а-випромінювачів. Буловиконано значну кількість робіт, присвячених розрахункам ймовірностей а-розпаду сфероїдальних і деформованих ядер[2], Однак ці спроби не привели поки до створення повної теорії затримки а-розпаду. Тим не менш представляє інтерес розгляд деякихрезультатів експериментальних робіт.
Можна очікувати, що вид резонансної формули (4.10) для реакцій (р, а) і (р, у) буде аналогічний за умови, що ці реакції передбачаються відбуваються за рахунок наявності в ядрі протона, який потрапив в ядро ??з падаючого пучка, з деякимпевним L. Оператор jft в цьому випадку повинен інтерпретуватися як оператор, що дає вірогідність а-розпаду. Найпростішою моделлю такого розпаду є випадок. У цій моделі важливі значення% усередині ядра.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різкозменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68 безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергії а-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.
Для важких ядер енергії а-розпаду становлять 4 - 10 МеВ. Так, найменшою Еа володієTh232 (4 травня Мев), а найбільшою - At213 (9 2 Мев); ясно, що ймовірність а-розпаду першого з них порівняно мала, а.
Схема сс-розпаду ядра плутонію. При радіоактивних розпадах кінцеве ядро ??може виявитися не тільки в основному, але і в одному зі своїх збуджених станів.Наприклад, в у-розпаді, як ми побачимо нижче, це є скоріше правилом, ніж винятком. Однак виключно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії призводить до того, що роз. Експериментально вдається спостерігати тільки розпади на обертальні рівні, маютьвідносно низькі енергії збудження (див. гл.Pаспади на збуджені рівні призводять до виникнення тонкої структури енергетичного спектру вилітають ос-частинок. Точні вимірювання енергетичного спектру вилітають а-частинок показують, що 72% частинок маютьенергію 549 МеВ, а близько 28% частинок має енергію на 43 кеВ менше. Спостерігаються також невеликі групи частинок з енергіями на 143296 і 803 кеВ менше енергії основної групи частинок. На рис. 6.8 зображена схема цього розпаду. Альфа-розпад йде на всі ці рівні.
Схема а-розпадуядра плутонію.
При радіоактивних розпадах кінцеве ядро ??може виявитися не тільки в основному, але і в одному зі своїх збуджених станів. Наприклад, в у-розпаді, як ми побачимо нижче, це є скоріше правилом, ніж винятком. Однак виключно різказалежність ймовірності а-розпаду від енергії призводить до того, що розпади на збуджені рівні дочірнього ядра зазвичай йдуть з дуже низькою інтенсивністю, тому що при порушенні дочірнього ядра зменшується енергія а-частинки. Експериментально вдається спостерігатитільки розпади на обертальні рівні, які мають відносно низькі енергії збудження (див. гл.Pаспади на збуджені рівні призводять до виникнення тонкої структури енергетичного спектру вилітають а-частинок. Точні вимірювання енергетичного спектру вилітаютьа-частинок показують, що 72% частинок мають енергію 549 МеВ, а близько 28% частинок має енергію на 43 кеВ менше. Спостерігаються також невеликі групи частинок з енергіями на 143296 і 803 кеВ менше енергії основної групи частинок. На рис. 6.8 зображена схема цього розпаду. Альфа-розпад йдена всі ці рівні.
Походження тонкої[IMAGE ]Pаспад з утворенням структури а-спектру дліннопробежних а-частинок. Виникнення дліннопробежних а-частинок пояснюється тим, що а-розпад відчуває ядро, яке само перебуває у збудженому стані. Дійсно,якщо а-розпадається ядро ??є продуктом попереднього а - або р-розпаду, то в початковий момент воно може перебувати як в основному, так і в збудженому стані. У більшості випадків ймовірність переходу ядра в основний стан з випусканням у-кванта значно більше, ніж ймовірність а-розпаду. Тому а-розпад збуджених ядер звичайно не спостерігається.
Після а-розпаду зазвичай испускаются - у-промені невисокою енергії (Ef 0 5 Мев), так як і-розпад, що супроводжується утворенням дочірнього ядра в сильно збудженому стані (W 0 5 Мев), утруднений малої прозорістю бар'єру для а-частинок із зниженою енергією. Енергія Улучивши, що випускаються дочірнім ядром після р-розпаду, може бути більше і досягає 2 - 2 5 Мев. Це пов'язано з тим, що ймовірність - розпаду визначається більш - слабкою функцією енергії (F -: - єо), ніж імовірність а-розпаду.
Інша можлива причина зменшення ймовірності а-розпаду в порівнянні з теоретичної пов'язана з тим, що в елементарній теорії а-розпаду не враховується роль моменту, знесеного а-частинкою. Труднощі тут полягає в тому, що спостерігаються на досвіді високі коефіцієнти заборони F не можна пояснити одним тільки збільшенням бар'єру за рахунок появи відцентрового потенціалу (роль якого, як було показано, мала), а треба розглядати набагато більш складні явища. До числа таких явищ відноситься, наприклад, вплив поля випромінювання дочірнього ядра на відлітає а-частинку. Тут зв'язок ймовірності а-розпаду з величиною знесеного а-частинкою орбітального моменту /повинна проявлятися тому, що різним /відповідає утворення дочірнього ядра в різних станах, переходи з яких відрізняються характером випускається випромінювання.
З іншого боку, енергія а-частинки визначається енергією зв'язку її в ядрі. Теоретичні розрахунки показують, що така енергія зв'язку зменшується із зростанням заряду ядра, тому важкі ядра виявляються нестійкими по відношенню до а-розпаду. Вже давно було встановлено, що ймовірність а-розпаду вельми значно залежить від Еа, а чим менша ймовірність, тим вище період напіврозпаду.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різко зменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68 безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2 має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергії а-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.
Вираз для ймовірності а-розпаду (VI.40) або (VI.41) становить теоретичну основузакону Гейгера-Неттола і дає якісне його пояснення.
Інша можлива причина зменшення ймовірності а-розпаду в порівнянні з теоретичної пов'язана з тим, що в елементарній теорії а-розпаду не враховується роль моменту, знесеного а-частинкою. Труднощі тутполягає в тому, що спостерігаються на досвіді високі коефіцієнти заборони F не можна пояснити одним тільки збільшенням бар'єру за рахунок появи відцентрового потенціалу (роль якого, як було показано, мала), а треба розглядати набагато більш складні явища. Дочисла таких явищ відноситься, наприклад, вплив поля випромінювання дочірнього ядра на відлітає а-частинку. Тут зв'язок ймовірності а-розпаду з величиною знесеного а-частинкою орбітального моменту /повинна проявлятися тому, що різним /відповідає утвореннядочірнього ядра в різних станах, переходи з яких відрізняються характером випускається випромінювання.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різко зменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2 має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергіїа-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.
Із зростанням моменту кількості руху /різко зменшується ймовірність а-розпаду. Наприклад, розпад будь-якого парному-парного ряду (0) не може йти на рівні з непарним спіном іпозитивної парністю або на рівні з парних спіном, але негативною парністю.
Отримані співвідношення мають важливе значення для теорії а-розпаду, так як основним чинником, що визначає ймовірність а-розпаду, є проникність потенційного бар'єру.
Імовірність (1-розпаду Ас227 з утворенням ізотопу торію (радіоактінія) в 80 разів більша, ніж ймовірність а-розпаду з утворенням францію.
Оскільки рівняння (VI.38) відповідає досить грубій моделі а-розпаду, не враховує несферичності ядра івикористовує спрощені уявлення про потенціал ядра в області г R0 то спроби його точного рішення мало виправдані. Тому для з'ясування залежності ймовірності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки достатньо обчислити ймовірність проходження а-частинки черезпотенційний бар'єр, використовуючи з квантової механіки результат задачі про прозорість потенційного бар'єру.
Інша зроблене нами важливе спрощує допущення - сферична форма всіх ядер - як відомо, не підтверджується для більшості а-випромінювачів. Буловиконано значну кількість робіт, присвячених розрахункам ймовірностей а-розпаду сфероїдальних і деформованих ядер[2], Однак ці спроби не привели поки до створення повної теорії затримки а-розпаду. Тим не менш представляє інтерес розгляд деякихрезультатів експериментальних робіт.
Можна очікувати, що вид резонансної формули (4.10) для реакцій (р, а) і (р, у) буде аналогічний за умови, що ці реакції передбачаються відбуваються за рахунок наявності в ядрі протона, який потрапив в ядро ??з падаючого пучка, з деякимпевним L. Оператор jft в цьому випадку повинен інтерпретуватися як оператор, що дає вірогідність а-розпаду. Найпростішою моделлю такого розпаду є випадок. У цій моделі важливі значення% усередині ядра.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різкозменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68 безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергії а-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.
Для важких ядер енергії а-розпаду становлять 4 - 10 МеВ. Так, найменшою Еа володієTh232 (4 травня Мев), а найбільшою - At213 (9 2 Мев); ясно, що ймовірність а-розпаду першого з них порівняно мала, а.
Схема сс-розпаду ядра плутонію. При радіоактивних розпадах кінцеве ядро ??може виявитися не тільки в основному, але і в одному зі своїх збуджених станів.Наприклад, в у-розпаді, як ми побачимо нижче, це є скоріше правилом, ніж винятком. Однак виключно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії призводить до того, що роз. Експериментально вдається спостерігати тільки розпади на обертальні рівні, маютьвідносно низькі енергії збудження (див. гл.Pаспади на збуджені рівні призводять до виникнення тонкої структури енергетичного спектру вилітають ос-частинок. Точні вимірювання енергетичного спектру вилітають а-частинок показують, що 72% частинок маютьенергію 549 МеВ, а близько 28% частинок має енергію на 43 кеВ менше. Спостерігаються також невеликі групи частинок з енергіями на 143296 і 803 кеВ менше енергії основної групи частинок. На рис. 6.8 зображена схема цього розпаду. Альфа-розпад йде на всі ці рівні.
Схема а-розпадуядра плутонію.
При радіоактивних розпадах кінцеве ядро ??може виявитися не тільки в основному, але і в одному зі своїх збуджених станів. Наприклад, в у-розпаді, як ми побачимо нижче, це є скоріше правилом, ніж винятком. Однак виключно різказалежність ймовірності а-розпаду від енергії призводить до того, що розпади на збуджені рівні дочірнього ядра зазвичай йдуть з дуже низькою інтенсивністю, тому що при порушенні дочірнього ядра зменшується енергія а-частинки. Експериментально вдається спостерігатитільки розпади на обертальні рівні, які мають відносно низькі енергії збудження (див. гл.Pаспади на збуджені рівні призводять до виникнення тонкої структури енергетичного спектру вилітають а-частинок. Точні вимірювання енергетичного спектру вилітаютьа-частинок показують, що 72% частинок мають енергію 549 МеВ, а близько 28% частинок має енергію на 43 кеВ менше. Спостерігаються також невеликі групи частинок з енергіями на 143296 і 803 кеВ менше енергії основної групи частинок. На рис. 6.8 зображена схема цього розпаду. Альфа-розпад йдена всі ці рівні.
Походження тонкої[IMAGE ]Pаспад з утворенням структури а-спектру дліннопробежних а-частинок. Виникнення дліннопробежних а-частинок пояснюється тим, що а-розпад відчуває ядро, яке само перебуває у збудженому стані. Дійсно,якщо а-розпадається ядро ??є продуктом попереднього а - або р-розпаду, то в початковий момент воно може перебувати як в основному, так і в збудженому стані. У більшості випадків ймовірність переходу ядра в основний стан з випусканням у-кванта значно більше, ніж ймовірність а-розпаду. Тому а-розпад збуджених ядер звичайно не спостерігається.
Після а-розпаду зазвичай испускаются - у-промені невисокою енергії (Ef 0 5 Мев), так як і-розпад, що супроводжується утворенням дочірнього ядра в сильно збудженому стані (W 0 5 Мев), утруднений малої прозорістю бар'єру для а-частинок із зниженою енергією. Енергія Улучивши, що випускаються дочірнім ядром після р-розпаду, може бути більше і досягає 2 - 2 5 Мев. Це пов'язано з тим, що ймовірність - розпаду визначається більш - слабкою функцією енергії (F -: - єо), ніж імовірність а-розпаду.
Інша можлива причина зменшення ймовірності а-розпаду в порівнянні з теоретичної пов'язана з тим, що в елементарній теорії а-розпаду не враховується роль моменту, знесеного а-частинкою. Труднощі тут полягає в тому, що спостерігаються на досвіді високі коефіцієнти заборони F не можна пояснити одним тільки збільшенням бар'єру за рахунок появи відцентрового потенціалу (роль якого, як було показано, мала), а треба розглядати набагато більш складні явища. До числа таких явищ відноситься, наприклад, вплив поля випромінювання дочірнього ядра на відлітає а-частинку. Тут зв'язок ймовірності а-розпаду з величиною знесеного а-частинкою орбітального моменту /повинна проявлятися тому, що різним /відповідає утворення дочірнього ядра в різних станах, переходи з яких відрізняються характером випускається випромінювання.
З іншого боку, енергія а-частинки визначається енергією зв'язку її в ядрі. Теоретичні розрахунки показують, що така енергія зв'язку зменшується із зростанням заряду ядра, тому важкі ядра виявляються нестійкими по відношенню до а-розпаду. Вже давно було встановлено, що ймовірність а-розпаду вельми значно залежить від Еа, а чим менша ймовірність, тим вище період напіврозпаду.
З (VI.40) і (VI.41) випливає, що ймовірність а-розпаду різко зменшується з ростдм Моменту кількості руху /, знесеного а-ча-стіцей. З цих співвідношень і малюнка 68 безпосередньо видна надзвичайно різка залежність вірогідності а-розпаду від енергії вилітає а-частинки. Частинка, яка перебуває на більш високому рівні (ЕА) 2 має значно більшу ймовірність пройти через бар'єр і покинути ядро. Наприклад, зміна енергії а-частинки всього лише на 10% призводить до зміни ймовірності а-розпаду в 4 - 103 разів.