Радиоактивные превращения ядер реферат

Обновлено: 05.07.2024

Альфа-распадом называется процесс спонтанного изменения ядра, в результате которого возникает свободная -частица (ядро нуклида ). Символическая запись -распада имеет вид:

Альфа-распад характерен для тяжелых нуклидов, у ядер которых с ростом массового числа A наблюдается уменьшение удельной энергии связи. В этой области уменьшение числа нуклонов в ядре ведет к увеличению удельной энергии связи. Но при уменьшении A на

Типы превращений	Z	ΔA	Взаимодействие	Открытие
-распад	– 2	– 4	S + E	Резерфорд, 1899
- распад	+ 1	0	W	Резерфорд, 1899
- распад	– 1	0	W	И. Кюри и Ф. Кюри, 1934
K – захват	– 1	0	W	Альварес, 1937
γ – излучение	0	0	E	Виллард, 1900
Спонтанное деление ядер	S + E	Петржак, Флеров 1940
Протонный распад	– 1	– 1	S + E	Черни и К 0 , 1970
2-х протонный распад	– 2	– 2	S + E	Черни и К 0 , 1985

единицу увеличение энергии связи оказывается существенно меньше энергии связи нуклона в ядре и испускание протона или нейтрона невозможно. Однако, испускание α- частицы (ядра ) оказывается энергетически выгодным. Поэтому α- распад наблюдается у ядер, тяжелее свинца (Z = 82). Небольшое количество α- активных ядер имеется среди лантаноидов. Объясняется это тем, что количество нейтронов в этих ядрах несколько превышает 82 – магическое число при заполнении нейтронной оболочки.

Примером α- распада может служить распад изотопа урана 238 U, протекающий с образованием тория

Энергетическая возможность α- распада обеспечивается, если масса исходного ядра больше суммы масс ядер продуктов распада, то есть:

Альфа-распад характерен для двух групп частиц:

1) тяжелых нуклидов с массовым числом A больше 209 и зарядом ядра Z = 83 и более;

2) лантаноидов (редкоземельных элементов), у которых заряд ядра Z меняется от 58 до 71, а массовое число меняется в пределах от 140 до 175.

Измерения показали, что кинетическая энергия α- частиц при распаде ядер различных нуклидов меняется в очень узких пределах. Для тяжелых нуклидов кинетическая энергия α- частиц меняется 4 – 9 МэВ. Для лантаноидов пределы изменения кинетической энергии α- частиц составляют 2 – 4,5 МэВ.

Энергия , выделяющаяся при α- распаде, переходит в кинетическую энергию α- частицы и кинетическую энергию Т_Я дочернего ядра. При этом большую часть энергии уносит α- частица

Альфа -частица возникает в ядре только в момент радиоактивного распада. Покидая ядро, α - частице приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого больше, чем полная энергия α -частицы. По классическим представлениям, α- частица не может покинуть ядро, но, как нам известно, согласно квантовой механике, имеется вероятность того, что α- частица просочится сквозь барьер. Это явление носит название туннельного эффекта

Бета - распад. Существуют три разновидности β- распада. В одном случае ядро, претерпевающее превращение, испускает электрон, в другом - позитрон, в третьем случае ядро поглощает один из электронов с внутренней оболочки атома.

Первый вид распада протекает по схеме

Наряду с электроном испускается также антинейтрино. Этот распад может сопровождаться и испусканием -лучей, если дочернее ядро возникнет в возбуждённом состоянии. Так как испускаются две частицы, то электроны могут обладать различной энергией от нуля до некоторой максимальной. Максимальная энергия будет равна энергии выделяющейся в реакции.

Первоначально считалось, что в результате β- распада испускается только одна частица, но тогда β- частица должна иметь фиксированную энергию. Чтобы объяснить это противоречие Паули высказал в 1932 г. предположение, что при β- распаде вместе с электроном испускается ещё одна частица, которая и уносит часть энергии. Эту частицу назвали нейтрино (антинейтрино). Нейтрино не имеет заряда и обладает нулевой массой покоя. Спин нейтрино и антинейтрино равен 1/2, ориентация их спинов противоположна. Экспериментальные доказательства существования нейтрино были получены в 1956 г.

Второй вид β -распада протекает по схеме

Третий вид β- распада заключается в том, что ядро поглощает один из электронов с внутренней оболочки атома:

Mестo в электронной оболочке, освобождённое захваченным электроном, заполняется электронами из вышележащих слоёв. В результате такого перехода возникает рентгеновское излучение.

Процесс β- распада протекает посредством слабого взаимодействия, а поэтому является внутринуклонным процессом, в результате которого либо нейтрон превращается в протон, либо наоборот.

Для электронного распада:

Для β + - распада:

При третьем виде β -распада (K– захват)

Гамма излучение ( излучение) - испускание кванта электромагнитного излучения при спонтанном переходе ядра с более высокого энергетического уровня на любой нижележащий. Очевидно, что в этом случае A и Z ядра не изменяются. В отличие от рентгеновских и квантов видимого света, испускаемых при переходах атомных электронов, фотоны, испускаемые ядрами, называются квантами, хотя для обозначения квантов любого происхождения сохраняется обобщающее название фотон. Излучение кванта является основным процессом освобождения ядра от избыточной энергии, при условии, что эта энергия не превосходит энергию связи нуклона в ядре.

Переходы, при которых испускаются кванты, называются радиационными. Радиационный переход может быть однократным (переход γ₂₀ на рис. 3.4), когда ядро сразу переходит в основное энергетическое состояние, или каскадным, когда происходит испускание нескольких квантов в результате ряда последовательных радиационных переходов (переходы γ₂₁ и γ₁₀ на рис. 3.4)

Энергия кванта определяется разностью энергий уровней, между которыми происходит переход:

В соответствии с законами сохранения энергии и импульса:

где Т_яд и Р_яд – кинетическая энергия и импульс ядра отдачи соответственно, Р_γ – импульс γ-кванта. Из уравнений (3.6.2) получаем

Таким образом, Т_яд = (10 –6 ÷ 10 –5 ) Е, то есть γ- квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядра. Из проведенного рассуждения очевидно также, что энергетический спектр γ- квантов дискретен, так как энергетическая ширина Г уровня обычно много меньше расстояния между уровнями.

Гамма-квант – это не только частица, но и волна. Длина волны кванта связана с его энергией соотношением

то есть при = 1 МэВ, 10 –10 см. Поэтому волновые свойства такого излучения при взаимодействии с атомами, а тем более с макроскопическими телами, проявляются слабо. На первый план выдвигаются корпускулярные свойства. Однако при взаимодействии с ядрами, наоборот, проявляется в основном волновая природа излучения.

Образование γ- квантов происходит под действием электромагнитных сил и обусловлено взаимодействием отдельных нуклонов ядра с электромагнитным полем, создаваемым движением всех нуклонов ядра. Поэтому γ- излучение, в отличие от β- распада, явление внутриядерное, а не внутринуклонное. Испускание или поглощение квантов свободным нуклоном запрещено совместным действием законов сохранения энергии и импульса.

Ядерные реакции

Ядерной реакцией называют процесс образования новых ядер и частиц при сближении исходных ядер и частиц до расстояний ~ 10 -15 м, когда вступают в действие ядерные силы. Образование новых ядер и частиц может происходить и под действием γ- квантов, т.е. под действием электромагнитных, а не ядерных сил. Этот процесс следует также отнести к ядерным реакциям, поскольку взаимодействие происходит в области ядра и приводит к его преобразованию. Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то процесс называется рассеянием. При рассеянии происходит только перераспределение энергии и импульса между взаимодействующими объектами.

В общем случае ядерную реакцию можно записать в следующем виде:

Налетающая частица a взаимодействует с ядром , в результате чего образуется ядро и продукты распада b_i. Здесь частица а – бомбардирующая частица, ядро – ядро-мишень, – образовавшееся ядро. Обычно в качестве частицы a используют: нейтроны (n), протоны (p), дейтроны (d), α- частицы (α), γ- кванты (γ), но могут быть использованы и тяжелые частицы, например ядра аргона .

Радиоактивностью называется способность атомных ядер к самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием одной или нескольких заряженных частиц и фотонов. Ядра, обладающие свойством самопроизвольно распадаться, называются радиоактивными, а ядра, не имеющие таких свойств – стабильными. Из более чем 1700 известных в настоящее время нуклидов, только 200 стабильны. Большинство радионуклидов получено искусственно.

Работа состоит из 1 файл

lection_6.doc

Тема 1. Радиоактивность

Лекция1. Радиоактивные превращения

Радиоактивностью называется способность атомных ядер к самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием одной или нескольких заряженных частиц и фотонов. Ядра, обладающие свойством самопроизвольно распадаться, называются радиоактивными, а ядра, не имеющие таких свойств – стабильными. Из более чем 1700 известных в настоящее время нуклидов, только 200 стабильны. Большинство радионуклидов получено искусственно.

Атомное ядро содержит более 99, 95% всей массы атома, имеет размеры порядка 10 -12 – 10 -13 см. Атомные ядра состоят из элементарных частиц – протонов и нейтронов, их массы близки между собой. Протон электрически положителен (его заряд равен заряду электрона), нейтрон – электрически нейтрален. Протон и нейтрон, входящие в состав атомного ядра, объединяются под общим названием нуклон. Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается через А. Число протонов в ядре называется атомным номером химического элемента (Z, зарядное число). Число нейтронов в ядре обозначается через N. В нормальном состоянии атом электрически нейтрален. Химические свойства атома определяются особенностями структуры его электронных оболочек и числом электронов.

Тип атомного ядра обозначают:

где А – массовое число; Z – атомный номер химического элемента; N – число нейтронов.

Ядра с одним и тем же числом Z, но различным числом А называются изотопами химического элемента с атомным номером Z, например изотопы водорода:

(Z=1, N=0) – обычный водород, или протий;
(Z=1, N=1) – тяжёлый водород, или дейтерий;
(Z=1, N=2) – радиоактивный водород, тритий.

Ядра с одинаковыми величинами А, но разным Z называются изобарами. Пример триады изобаров: аргон , калий , кальций .

Возбуждённое ядро может находиться в метастабильном состоянии. Это объясняет существование изомеров – ядер с одинаковыми А и Z, но с различным запасом энергии. Наиболее часто явление ядерной изомерии встречается у искусственно радиоактивных изотопов.

Нуклиды – группы атомов с одинаковыми значениями А и Z. Радиоактивные нуклиды называются радионуклидами.

К числу радиоактивных явлений относят:

α-распад;
β-превращение;
γ-излучение;
нейтронное излучение;
протонная и двухпротонная радиоактивности;
кластерная радиоактивность и др.

Альфа-излучение – поток ядер гелия или, иначе, α-частиц. Альфа-частица состоит из двух протонов p и двух нейтронов n:

электрический заряд α-частицы равен двум элементарным электрическим зарядам со знаком (+);
масса равна 4 атомным единицам массы (масса этих частиц превышает массу электрона в 7300 раз);

энергия α-частиц колеблется в пределах 2 ¸ 11 МэВ (индивидуальная и постоянная для каждого изотопа). В ядерной физике энергию частиц выражают в электронвольтах [эВ]. Электронвольт – энергия, которую приобретает электрон, проходящий в электрическом поле с разностью потенциалов в 1 В.

Возникают α-частицы при распаде тяжёлых ядер. Ядра с порядковым номером Z больше 82 (₈₂Pb), за редким исключением, альфа-активны. В настоящее время известно более 160 альфа-активных видов ядер.

Процесс альфа-распада схематично можно представить так:

где Х – символ исходного ядра; Y – символ дочернего; Q – излучаемый избыток энергии; А – массовое число; Z – порядковый номер элемента.

При альфа-распаде дочерний элемент смещается на две клетки влево относительно материнского в периодической системе Д.И. Менделеева.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов ядерного происхождения. Позитрон – элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знаком заряда (античастица электрона). Физические параметры электронов ядерного происхождения (масса, заряд) такие же, как и у электронов атомной оболочки. Обозначаются бета-частицы символами β - или е - , β + или е + .

Бета-частицы возникают внутри ядер при превращении нейтронов в протоны или протонов в нейтроны. В 1932 г.для объяснения исчезновения энергии Вольфганг Паули (1900-1958) предложил считать, что при β-распаде вместе с электроном (позитроном) вылетает ещё одна частица. Итальянский физик Энрико Ферми (1901-1954) назвал ее нейтрино ( ) – маленький нейтрон (или антинейтрино ( ) – в случае β + -распада). Экспериментальное доказательство существования этих частиц было выполнено в 1953-1954 гг.

Характеристики нейтрино и антинейтрино:

1) нейтральные частицы (Z=0);

2) масса покоя равна нулю;

3) нейтрино от антинейтрино отличается направлением спина по отношению к импульсу.

Таким образом, внутриядерные превращения имеют следующий вид:

Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется между бета-частицей и нейтрино. Поэтому, в отличие от альфа-частиц, бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии (от нуля до некоторого максимального значения). Если бета-частица вылетает из ядра с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым количеством энергии и наоборот. Поэтому энергетический спектр бета-излучения сплошной и непрерывный. Средняя энергия бета-частиц в спектре равна примерно ⅓ их максимальной энергии (рис. 1). Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы: от 0,015÷0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3÷12 МэВ (жёсткое бета-излучение). Электронный (бета-минус) распад описывается уравнением:

При этом распаде заряд ядра и, соответственно, атомный номер элемента увеличиваются на единицу, а массовое число остаётся неизменным. То есть, в периодической системе химических элементов дочерний элемент сдвигается на одну позицию вправо относительно исходного. Примером бета-минус распада может служить распад естественного радиоактивного изотопа калия:

Позитронный (бета-плюс) распад имеет вид:

При этом заряд ядра и, соответственно, атомный номер элемента уменьшаются на единицу, а массовое число остаётся неизменным. В периодической системе химических элементов дочерний элемент сдвигается на одну позицию влево относительно материнского.

Позитронный распад типичен для искусственно полученных изотопов. Например:

Электронный захват (К-захват). Превращение ядра может быть осуществлено путём электронного захвата, когда один из протонов ядра захватывает электрон с одной из оболочек атома, чаще всего, с ближайшего к нему К-слоя или, реже, с L-слоя, и превращается в нейтрон:

Порядковый номер нового ядра становится на единицу меньше порядкового номера исходного ядра, а массовое число не меняется. Превращение при К-захвате записывают следующим образом:

Освободившееся место, которое занимал в К- или L-слое захваченный электрон, заполняется электроном из более удалённых от ядра слоев оболочки атома. Избыток энергии, освободившейся при таком переходе, испускается атомом в виде характеристического рентгеновского излучения. Атом по-прежнему сохраняет электрическую нейтральность, так как количество протонов в ядре при электронном захвате также уменьшается на единицу.

Позитронный распад и электронный захват, как правило, наблюдают только у искусственно-радиоактивных изотопов.

Гамма-излучение – это поток квантов электромагнитной энергии (волн) высокой частоты (рис. 7.2). Физическая природа этих волн такая же, как и у радиоволн, видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, рентгеновского излучения.

При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в стабильное может также происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Рис. 1.1. Спектр электромагнитного излучения

Гамма-кванты испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- или бета-частицей). Этот избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов (рис. 7.3).

Рис. 7.2. Образование γ-квантов при радиоактивном

Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении.
Они не имеют заряда, поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются.
Скорость распространения гамма-квантов в вакууме равна скорости света (3·10 10 см/с).

Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем больше длина волны, тем меньше частота колебаний, и наоборот, т. е. частота колебаний обратно пропорциональна длине волны. Чем меньше длина волны и больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 2 ¸ 3 МэВ и редко достигает 5 ¸ 6 МэВ.

Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью. Путь пробега в воздухе достигает 100 ¸ 150 м.

Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия ядра с другим ядром, элементарной частице или фотоном, в результате которого образуется одно или несколько новых ядер. Кроме того, ядерная реакция сопровождается излучением фотонов или некоторых элементарных частиц. Первой ядерной реакцией, осуществленной человеком, было превращение азота в кислород (Э. Резерфорд, 1919 г.):

Общие сведения об атоме и атомном ядре. Типы радиоактивного распада: альфа-, бета-распад, протонный синтез. Процесс самопроизвольного деления ядер. Основной закон радиоактивного распада радионуклида. Связь между массой радионуклида и его активностью.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	08.11.2010
Размер файла	30,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Общие сведения об атоме и атомном ядре

1. Атом наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Каждому химическому элементу соответствует определенный состав атома. Атомы могут существовать как в свободном состоянии, так и в связанном - в составе молекул. Все химические и физические свойства атома определяются особенностями его строения. Атомы имеют размеры порядка 10-10м и массу 10-27кг.

2. Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов.

Модель строения атома была предложена в 1913 году датским физиком Н. Бором, за основу которой была принята планетарная модель Э. Резерфорда. Атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого движутся по строго определенным орбитам отрицательно заряженные электроны.

Величина заряда электрона составляет 1,610-19Кл, масса меньше ядра атома водорода в 1840 раз и составляет 9,110-31 кг и имеет отрицательный заряд. Основная масса атома сосредоточена в ядре, на долю электронов приходится менее 0,05% массы атома.

Располагаясь на определенных расстояниях от атомного ядра, электроны образуют электронные слои (электронные оболочки). На каждой оболочке К (номер оболочки) может быть не более 2К2 электронов. Каждая оболочка характеризуется своим энергетическим уровнем. Если все электроны заполняют свои орбиты, то атом находится в устойчивом состоянии.

Примечание. В атоме, в ядре атома, во Вселенной взаимодействие противодействующих сил стремится к динамическому равновесию.

Если орбитальный электрон получает дополнительную энергию извне, то он переходит на более удаленную орбиту (атом становится возбужденным). Стремясь к равновесию, через некоторое время (примерно через 10-8 с) электрон вернется на свою орбиту, при этом будет выделена энергия в виде фотона равная hн (постоянная Планка h = 6,626210-34Дж/сек., н - частота гамма-кванта).

3. Плотность ядерного вещества очень велика и составляет 1,8·1017 кг/м3. Это свидетельствует об огромной внутриядерной энергии. Наибольшая плотность ядерного вещества у элементов расположенных в средней части периодической таблицы Д.И. Менделеева.

Ядро имеет сложную структуру и до конца не изучено, но для понимания природы радиоактивности достаточно рассмотреть только то, что ядра состоят из нуклонов.

4. Нуклоны (от лат. nucleus - ядро) - общее наименование для протонов и нейтронов, из которых построены все атомные ядра.

Нуклиды, общее название атомных ядер, отличающихся числом протонов нейтронов. Нуклиды с одинаковым числом в ядре химического элемента протонов и разным количеством нейтронов называются изотопами.

5. Протон (от греч. protos - ядро) - относительно стабильная элементарная частица с положительным зарядом и массой ? 1836 mе (mе - масса электрона).

Вместе с нейтронами протоны образуют атомные ядра всех химических элементов, при этом число протонов в ядре равно атомному номеру данного элемента и, следовательно, определяет место элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Среднее значение жизни протона в свободном виде более 1030 лет.

При определенных условиях (слабом взаимодействии) протон при внутренних ядерных превращениях может перейти в нейтрон через бета-распад ядер или в результате электронного захвата с выбросом позитрона и нейтрино.

6. Позитрон - элементарная частица, которая по массе равна массе электрона, но имеет положительный заряд равный по величине заряду электрона, а по величине.

7. Нейтрон - электрически нейтральная элементарная частица с массой ? 1840 mе, незначительно превышающей массу протона. В свободном состоянии, вне ядра, нейтрон неустойчив, среднее время его жизни ? 15,3 мин. Через это время нейтрон выбрасывает из себя электрон и превращается в протон.

8. Прочность ядра зависит от соотношения полей в ядре: электрического, гравитационного, ядерного, электромагнитного, слабого. Радиус действия ядерных сил равен радиусу нуклона (порядка 1,5·10-13 м). Ядерное поле самое сильное.

9. Количество электронов (отрицательный заряд) на орбитах атома равно числу протонов (положительный заряд) в ядре. В этом состоянии атом относительно устойчив и электрически нейтрален.

10. Экспериментально показано, что масса ядра меньше суммы масс входящих нуклонов. Это явление называют дефектом массы.

Поясним, что это означает. Согласно теории относительности А. Энштейна энергия частиц подчиняется закону Е = mС2 (где m - масса частицы, С - скорость света).

Из уравнения следует, что каждому изменению массы частицы должно отвечать соответствующее изменение энергии. Энергия, которую необходимо затратить для разрушения ядра и разделения его на свободные нуклоны, названа энергией связи ядра.

Чем сильнее взаимодействуют нуклоны между собой в данном ядре, тем большую работу нужно совершить для его разрушения. При обратном процессе - процессе образования ядра из свободных нуклонов - ядерные силы совершают работу, поэтому и в этом случае также выделяется энергия. Однако, прочность ядра определяет не полная энергия связи, а энергия связи, приходящаяся на один нуклон, т.е. удельная энергия связи.

Прочность различных ядер неодинакова. Наиболее прочными являются ядра с числом нуклонов около 60. Свойство дефекта массы используется для выделения внутриядерной энергии в реакциях деления и синтеза ядер атомов.

Явление радиоактивности

Впервые способность ядер тяжелых элементов самопроизвольно распадаться была обнаружена Беккерелем в 1896 году. Позднее Резерфорд и супруги Кюри показали, что ядра некоторых веществ испытывают последовательные превращения, образуя радиоактивные ряды, где каждый член ряда возникает из предыдущего, причем никакими внешними физическими воздействиями (температура, электрические и магнитные поля, давление) нельзя повлиять на характеристики распада.

Способность некоторых неустойчивых атомных ядер самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с испусканием различных видов радиационных излучений называют радиоактивностью, а изотопы, ядра которых способны самопроизвольно распадаться - радионуклидами.

Имеются радионуклиды средней части таблицы Д.И. Менделеева и три радиоактивных семейства тяжелых радионуклидов.

Количество ядерных превращений тяжелых радионуклидов может быть различным, но последним элементом, ядра которого не распадаются, является свинец. Радиоактивный распад описывается при помощи уравнений на основе равенства сумм зарядов и массовых чисел:

Здесь М - массовое число, равное сумме протонов и нейтронов в ядре:

M = Z+n, (2),

где: Z - число протонов в ядре; n - количество нейтронов в ядре.

Выполнение закона сохранения массового числа:

М1 = М2 + М3 (3).

Выполнение закона сохранения электрического заряда:

Z1 = Z2 + Z3 (4).

Известны 4 типа радиоактивного распада: альфа-распад, бета-распад, спонтанное деление атомных ядер (нейтронный распад), протонная радиоактивность (протонный синтез).

В более тяжелых элементах больше нейтронов. Начиная с номера 82 таблицы Д.И. Менделеева, ядра изотопов химических элементов нестабильны и распадаются, несмотря на избыток нейтронов. Рассмотрим примеры альфа- и бета-распадов, как наиболее часто встречающиеся.

Альфа-распад - характерен для ядер тяжелых элементов. Пример:

При альфа-распаде ядро атома испускает два протона и два нейтрона, связанные в ядро атома гелия 42Н, т.е. альфа-частица по массе и заряду аналогична ядру атома гелия.

Таким образом, в результате альфа-распада образуется атом элемента, смещенный на два места от исходного радиоактивного элемента к началу периодической системы И.Д. Менделеева. Энергия альфа-частиц может быть в пределах 1-10 МэВ.

Бета-распад (в-распад) - это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом бета-частиц (соответственно позитрона или электрона).

Бета-распад объединяет три самостоятельных вида радиоактивных превращений:

1. Выбрасывание электрона и антинейтрино - -в-распад (электронный распад);

2. Выбрасывание позитрона и нейтрино - +в-распад (позитронный распад);

3. Поглощение одним из протонов ядра атома электрона с ближайшей орбиты. При этом заряд ядра уменьшится на единицу.

Как предполагают физики, для равновесия в ядре должно быть определенное сочетание количества протонов и нейтронов. При этом нейтронов для придания устойчивости ядру должно быть больше по мере роста порядкового номера химического элемента.

Однако, если имеет место чрезмерный избыток нейтронов, то ядро становится неустойчивым, что вызывает превращение нейтрона в протон. При этом образуется химический элемент с порядковым номером на единицу больше, а материнское ядро испускает электрон и антинейтрино.

Если в ядре избыток протонов по сравнению с нейтронами, то протон превращается в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино. При этом образуется химический элемент с порядковым номером на единицу меньше материнского.

Приведем примеры таких распадов.

(электрон) + 1(антинейтрино) (6)

(позитрон) + х (нейтрино) (7)

Энергия бета-частиц изменяется в больших пределах и может достигать 13,5 МэВ. Бета-частицы распространяются в среде со скоростью 0,29-0,99 скорости света.

Примечание. Так как массы выбрасываемых электрона, позитрона, нейтрино и антинейтрино крайне малы по сравнению с массой протонов и нейтронов, то массовое число атома можно считать неизменным.

Иногда радиоактивный распад сопровождается выбросом не только бета- или альфа-частиц, но и гамма-квантов. Гамма-кванты - это электромагнитное излучение с частотой до1020 с-1, с энергией до 10 МэВ. Это происходит в том случае, если при распаде не вся энергия передается выбрасываемому электрону, позитрону или альфа-частице. Например:

Примечание. Как самостоятельный вид гамма-распад не существует.

Радиоактивные превращения ядер могут происходить и при захвате ядром орбитального электрона (К-захват):

Спонтанное деление атомных ядер (нейтронный распад) - это самопроизвольное деление некоторых тяжелых ядер (уран-238, 235, калифорний-240, 248, 249, 250; кюрий-244, 248 и др.).

Вероятность самопроизвольного деления ядер незначительна по сравнению с альфа-распадом.

Процесс самопроизвольного деления ядер происходит из-за того, что ядра сами по себе нестабильны.

При этом происходит расщепление ядра на два осколка (ядра), близких по массе (рис.1). При самопроизвольном делении имеет место неравенство mЯД m1 + m2.

Здесь mяд - масса ядра, m1 и m2 - массы ядер-осколков, образующиеся в результате - распада ядра. Кинетическая энергия ядер-осколков во много раз больше энергии альфа частиц.

Кроме того, выбрасывается некоторое количество нейтронов, обычно 2-3 на акт деления.

Другой отличительной особенностью деления является огромное энерговыделение (в миллионы раз больше, чем при сжигании органического топлива). И, наконец, продукты деления являются радиоактивными. Ядра-осколки перегружены нейтронами и поэтому испускают нейтроны, бета-частицы и гамма-кванты. То есть, при делении тяжелых ядер появляются различного рода ионизирующие излучения.

Основной закон радиоактивного распада радионуклида

В результате всех видов радиоактивных превращений количество ядер данного изотопа постепенно уменьшается. Убывание количества распадающихся ядер происходит по экспоненте и записывается в следующем виде:

где N0 - количество ядер радионуклида в момент начала отсчета времени (t =0); - постоянная распада, которая для различных радионуклидов разная; N - количество ядер радионуклида спустя время t; е - основание натурального логарифма (е = 2,713….). Это и есть основной закон радиоактивного распада.

Вывод формулы (10). Естественный радиоактивный распад ядер протекает самопроизвольно, без всякого воздействия извне. Этот процесс статистический, и для отдельно взятого ядра можно лишь указать вероятность распада за определенное время. Поэтому скорость распада можно характеризовать временем t. Пусть имеется число N атомов радионуклида. Тогда, число распадающихся атомов dN за время dt пропорционально числу атомов N и промежутку времени dt:

Знак минус показывает, что число N исходных атомов уменьшается во времени. Экспериментально показано, что свойства ядер со временем не меняются. Отсюда следует, что l есть величина постоянная и носит название - постоянная распада. Из (11) следует, что l = - dN/N = const, при dt = 1, т.е. постоянная l равна вероятности распада одного радионуклида за единицу времени.

В уравнении (11) поделим правую и левую части на N и проинтегрируем:

ln N/N0 = - лt и N = N0 е- лt, (14),

где N0 есть начальное число распадающихся атомов (N0 при t =0).

Формула (14) имеет два недостатка. Для определения числа распадающихся ядер необходимо знать N0. Прибора для его определения не существует.

Второй недостаток - хотя постоянная распада л имеется в таблицах, но прямой информации о скорости распада она не несет.

Чтобы избавиться от величины л вводится понятие период полураспада Т (иногда в литературе обозначается Т1/2). Периодом полураспада называется промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер уменьшается вдвое, а число распадающихся ядер за время Т остается постоянным (л = const).

В уравнении (10) правую и левую часть поделим на N, и приведем к виду:

Полагая, что N0/N = 2, при t = T, получим ln2 = Т, откуда:

ln2 = 0,693 = 0,693/T (16).

Подставив выражение (16) в (10) получим:

N = N0е-0.693t/T (17).

На графике (рис.2.) показана зависимость числа распадающихся атомов от времени распада. Теоретически кривая экспонента никогда не может слиться с осью абсцисс, но на практике можно считать, что примерно через 10-20 периодов полураспада радиоактивное вещество распадается полностью.

Для того, чтобы избавиться от величин N и N0,пользуются следующим свойством явления радиоактивности. Есть приборы, которые регистрируют каждый распад.

Очевидно, что можно определить количество распадов за определенный промежуток времени. Это есть не что иное, как скорость распада радионуклида, которую можно назвать активностью: чем больше распадается за одно и тоже время ядер, тем больше активность.

Итак, активность - это физическая величина, характеризующая число радиоактивных распадов в единицу времени:

Исходя из определения активности, следует, что она характеризует скорость ядерных переходов в единицу времени.

С другой стороны, количество ядерных переходов зависит от постоянной распада l. Можно показать, что:

A = A0е-0,693t/T (19).

Вывод формулы (19). Активность радионуклида характеризует число распадов в единицу времени (в секунду) и равна производной по времени от уравнения (14):

А = dN/dt = lN0е--t = lN (20).

Соответственно начальная активность в момент времени t = 0 равна:

Исходя из уравнения (20) и с учетом (21), получим:

А = Аoе-t или А = А0е- 0,693t/T (22).

Единицей активности в системе СИ принят 1 распад/с=1 Бк (назван Беккерелем в честь французского ученого (1852-1908 г), открывшего в 1896 году естественную радиоактивность солей урана).

Используют также кратные единицы: 1 ГБк = 109 Бк - гигабеккерель, 1 МБк=106 Бк - мегабеккерель, 1 кБк = 103 Бк - килобеккерель и др.

Существует и внесистемная единица Кюри, которая изымается из употребления согласно ГОСТ 8.417-81 и РД 50-454-84. Однако на практике и в литературе она используется. За 1Кu принята активность 1г радия.

1Кu = 3,71010 Бк; 1Бк = 2,710-11Ки (23).

Используют также кратную единицу мегакюри 1Мки = 1106Ки и дольные - милликюри, 1мКи = 10-3Ки; микрокюри, 1мкКи = 10-6 Ки.

Радиоактивные вещества могут находиться в различном агрегатном состоянии, в том числе аэрозольном, взвешенном состоянии в жидкости или в воздухе.

Поэтому в дозиметрической практике часто используют величину удельной, поверхностной или объемной активности или концентрации радиоактивных веществ в воздухе, жидкости и в почве.

Удельную, объемную и поверхностную активность можно записать соответственно в виде:

Аm = А/m; Аv = А/v; Аs = A/s (24),

где: m - масса вещества; v - объем вещества; s - площадь поверхности вещества.

Аm = A/m = A/srh = Аs/rh = Av/r (25),

где: r - плотность почвы, принимается в Республике Беларусь равной 1000кг/м3; h - корнеобитаемый слой почвы, принимается равным 0,2м; s - площадь радиоактивного заражения, м2. Тогда:

Аm = 510-3 Аs ; Аm = 10-3 Av (26).

Аm может быть выражена в Бк/кг или Кu/кг; As может быть выражена в Бк/м2 ,Кu/ м2, Кu/км2; Av может быть выражена в Бк/м3 или Кu/м3.

На практике могут быть использованы как укрупненные, так и дробные единицы измерения. Например: Кu/ км2 , Бк/см2, Бк/г и др.

В нормах радиационной безопасности НРБ-2000 дополнительно введены еще несколько единиц активности, которыми удобно пользоваться при решении задач радиационной безопасности.

Активность минимально значимая (МЗА) - активность открытого источника ионизирующего излучения в помещении или на рабочем месте, при превышении которой требуется разрешение органов санитарно-эпидемиологической службы Министерства здравоохранения на использование этих источников, если при этом также превышено значение минимально значимой удельной активности.

Активность минимально значимая удельная (МЗУА) - удельная активность открытого источника ионизирующего излучения в помещении или на рабочем месте, при превышении которой требуется разрешение органов санитарно-эпидемиологической службы Министерства здравоохранения на использование этого источника, если при этом также превышено значение минимально значимой активности.

Активность эквивалентная равновесная (ЭРОА) дочерних продуктов изотопов радона 222Rn и 220Rn - взвешенная сумма объемных активностей короткоживущих дочерних продуктов изотопов радона - 218Ро (RaA); 214Pb (RaB); 212Pb (ThB); 212Вi (ThC) соответственно:

(ЭРОА)Rn = 0,10 АRaA + 0,52 АRaB + 0,38 АRaC;

(ЭРОА)Th = 0,91 АThB + 0,09 АThC,

где А - объемные активности дочерних продуктов изотопов радона и тория.

Связь между массой радионуклида и его активностью

Известно, что масса одного грамм-моля вещества (радионуклида) численно равна массовому числу М, выраженному в граммах.

С другой стороны, число атомов в одном грамм-моле равно числу Авогадро, т.е. NА = 6,023·1023 моль-1. Тогда можно составить пропорцию:

m = MN/ NА = MA/lNА = MAT/0,693 NА; (27),

где: А - активность радионуклида; N - число радиоактивных атомов; Т- период полураспада. В формуле (27) учтено, что N=A/ и = 0,693/Т.

Для удобства расчета и учета единиц выражение (27) можно записать в виде:

m = a1MTA; m = a2MTA, (28),

где величина а1 - используется, если активность выражена в Беккерелях, а2 - когда активность выражена в кюри, а1 и а2 представлены в таблице 1.

Изучение радиоактивности имеет большое значение для исследования структуры и свойств веществ. Лишь после открытия радиоактивности стало возможным превращение одних хим. элементов в другие, синтез ядер элементов, не существовавших на Земле. Изучение радиоактивности значительно расширило перспективы энергетики, привело к созданию ядерной энергетики, ядерного оружия. Радиоактивность нашла применение в с. х-ве, медицине и т.д. Вместе с тем перед человечеством возник целый ряд новых сложных проблем, связанных с предотвращением вредного воздействия излучения на живые организмы. Открытие радиоактивности привело к рождению новой физики, позволившей понять структуру атома и атомного ядра, и послужило воротами в странный и гармоничный квантовый мир элементарных частиц.

Поскольку квантовомеханическое описание является на данный момент наиболее полным из всех других известных описаний физической реальности, выводы, полученные на его основе, имеют фундаментальное значение и формируют современную концепцию естествознания в целом.

1) Изучить историю открытия явления радиоактивности и квантовой теории.

1) Рассмотреть понятие радиоактивности, изучить основные виды радиоактивных превращений и свойства радиоактивных излучений ядер атомов;

2) Выявить особенности квантовой теории

1.2 История открытия явления радиоактивности

Французский физик А.А. Беккерель (1852–1908) 1 марта 1896г. обнаружил почернение фотопластинки под действием невидимых лучей сильной проникающей способности, испускаемых солью урана. Вскоре он выяснил, что способностью лучеиспускания обладает сам уран. Радиоактивность (такое название получило открытое явление) оказалась привилегией самых тяжелых элементов таблицы Менделеева. Это явление определяют как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного элемента в изотоп другого, при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (альфа-частиц). Было установлено, что радиоактивность – весьма распространенное явление.

Атомные ядра, которые отличаются числом нейтронов и протонов, имеют общее название – нуклиды. Из 1500 известных нуклидов только 265 – стабильные. Среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т. е. расположенные в периодической системе после висмута. У них вообще нет стабильных изотопов (изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся числом нейтронов в составе ядра). Естественная радиоактивность обнаружена у отдельных изотопов и других элементов. Природные радиоактивные изотопы подвержены распаду, сопровождающемуся испусканием альфа- или бета-частиц (очень редко обоих видов).

В 1940 г. советские ученые Г.Н. Флеров и К.А. Петржак обнаружили новый вид радиоактивных превращений – спонтанное деление ядер. Испускание гамма-лучей не приводит к превращениям элементов и потому не считается видом радиоактивных превращений. Таким образом, число способов радиоактивного распада природных изотопов весьма ограниченно.

Тем не менее ныне известны и другие способы. Они были открыты или предсказаны после того, как в 1934г. французские физики, супруги Ирен (1897– 1956) и Фредерик (1900–1958) Жолио-Кюри, наблюдали явление искусственной радиоактивности. В результате ядерных реакций (например, при облучении различных элементов альфа-частицами или нейтронами) образуются не существующие в природе радиоактивные изотопы. И. и Ф. Жолио-Кюри осуществили ядерную реакцию, продуктом которой был радиоактивный изотоп фосфора с массовым числом 30. Данный вид превращений называют бета-плюс распадом, подразумевая под бета-минус испускание электрона. В ходе бета-плюс распада заряд ядра уменьшается на 1. Такое же его изменение происходит при так называемом орбитальном захвате: некоторые ядра могут захватывать электрон с ближайших оболочек. Это тоже вид радиоактивных превращений. Принято бета-плюс, бета-минус распады и эпсилон-захват объединять под общим названием бета-распада. Физики-теоретики предсказали возможность двойного бета-превращения, при котором одновременно испускаются два электрона или два позитрона. На практике такое превращение пока не обнаружено. Наблюдалась также протонная и двухпротонная радиоактивность. Всем этим видам превращений подвержены только искусственные изотопы, не встречающиеся в природе.

Радиоактивность характеризуется не только видом испускаемых частиц, но и их энергией, которая может в миллионы раз превосходить энергию химических процессов. Для каждого отдельного ядра предсказать заранее момент распада абсолютно невозможно. Время жизни ядра – случайная величина. На скорость радиоактивного распада нельзя повлиять внешними факторами –давлением, температурой и др. Спонтанный характер распада – одна из наиболее важных его особенностей.

Хотя все ядра живут разное время от момента образования до момента распада, для каждого радиоактивного вещества существует вполне определенное среднее время жизни ядер. Скорость распада подчиняется закону радиоактивного распада, выраженному формулой:

где λ – постоянная радиоактивного распада, N t – число нераспавшихся ядер в момент времени t; N0 – начальное число нераспавшихся ядер (в момент t=0). [Карпеников]

1.2 Виды радиоактивных превращений атомных ядер

Альфа-распад. При α-распаде радиоактивное ядро излучает быстродвижущееся ядро атома гелия, называемое иначе α-частицей. Заряд α-частицы равен двум элементарным зарядам, а массовое число равно четырем. Поэтому излучение α-частицы приводит к уменьшению массового числа ядра на 4 единицы, а заряда ядра ─ на 2 единицы. Следовательно, в результате излучения α-частицы исходное ядро превращается в ядро элемента, у которого порядковый номер на 2, а массовое число на 4 единицы меньше, чем у исходного. Например, излучая α-частицу, уран превращается в изотоп тория, а полоний в изотоп свинца.

Бета-минус-распад (или электронный распад). Установлено, что свободный нейтрон с течением времени превращается в протон и две легкие частицы ─ электрон и антинейтрино. Нейтрино (антинейтрино) не обладает электрическим зарядом и крайне слабо взаимодействует с веществом, поэтому нейтрино (антинейтрино) в обычных условиях опыта себя никак не проявляет и на последующих рисунках не представлено.

В некоторых радиоактивных ядрах аналогичный процесс может происходить с одним из нейтронов ядра. При этом образующийся протон остается в ядре, а электрон и нейтрино вылетают из него. В результате такого процесса массовое число ядра остается без изменения, а его заряд увеличивается на единицу. Следовательно, ядро исходного элемента превращается в ядро, у которого порядковый номер на единицу больше, чем у исходного. Таким образом, продуктом превращения будет элемент, стоящий на одну клетку дальше от начала таблицы Менделеева. Электрон, вылетающий из исходного ядра, носит название β¯-частицы.

Бета-плюс-распад (или позитронный распад). Механизм позитронного распада следующий: один из протонов атомного ядра превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино. Нейтрон остается внутри ядра, а позитрон и нейтрино вылетают из него. Позитрон—это элементарная частица, по свойствам подобная электрону, но отличающаяся от него знаком электрического заряда: позитрон заряжен положительно. В результате β+-превращения массовое число ядра остается без изменения, а его заряд уменьшается на единицу. Поэтому ядро исходного элемента превращается в ядро с порядковым номером, на единицу меньшим. Следовательно, продуктом превращения будет элемент, стоящий на одну клетку ближе к началу таблицы Менделеева.

Электронный или К-захват. В известном смысле этот процесс противоположен β¯-распаду. При электронном захвате атомное ядро захватывает один из электронов с внутренних электронных оболочек атома и испускает нейтрино. Чаще всего электрон захватывается из ближайшей к ядру К-оболочки (рис. 1.4). Поэтому данный процесс называется обычно К-захватом. В результате захвата электрона один из протонов ядра превращается в нейтрон. Поэтому порядковый номер ядра, так же как и в случае β+-распада, уменьшается на единицу, а массовое число ядра остается неизменным. Следовательно, продуктом этого типа превращения является ядро элемента, находящегося на одну клетку ближе к началу таблицы Менделеева, чем исходный элемент. На место захваченного ядром электрона через весьма короткое время перейдет один из электронов, находящийся на более удаленной оболочке. Этот процесс сопровождается излучением характеристических рентгеновских лучей.

Продуктами радиоактивных превращений могут быть либо стабильные изотопы, либо радиоактивные. В последнем случае процесс превращения продолжается до тех пор, пока продуктом распада не окажется стабильный изотоп.

2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Явление радиоактивности Естественная и искусственная радиоактивность Характеристики радиоактивности. 6 1) α-распад. 6 2) β-распад. 7 3) γ-распад. 7 4) Спонтанное деление и двупротонная радиоактивность. 7 5) Закон радиоактивного распада. 8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 10 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

6 в). Продукты наведенной радиоактивности, образующиеся в результате ядерных реакций элементарных частиц. Нейтроны, образующиеся при цепной реакции деления урана или плутония воздействуют на ядра стабильных элементов окружающей среды, превращая их в радиоактивные Оба вида радиоактивности подчиняются одним и тем же законам. 3. Характеристики радиоактивности. Радиоактивный распад возможен только тогда, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы М исходного ядра суммы масс m i продуктов распада, т.е. неравенство: M > m i. Из около 3000 известных ядер (большинство из них получено искусственно) лишь 264 не являются радиоактивными. Основными видами радиоактивного распада являются альфа-распад, бетараспад, гамма-распад и спонтанное деление (распад ядра на два осколка сравнимой массы). 1). α-распад. Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4 He). Альфа-распад происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А 140. Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α- частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако она может преодолеть его и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера очень быстро (экспоненциально) уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше. α-распад:! X. Y +! He где A-атомная масса элемента, Z-зарядовое число элемента (Z равно числу протонов в элементе). α-распад обусловлен сильным взаимодействием. 6

7 2). β-распад. Бета-распад бывает трех видов:! a) β - распад:! X. Y + e! + ν!! b) β - распад:! X. Y + e! + ν! c) e захват. X + e. Y + ν! Главной особенностью β-распада является то, что он обусловлен слабым взаимодействием. Бета-распад - процесс не внутриядерный, а внутринуклонный. В ядре распадается одиночный нуклон. 3). γ-распад. Переход ядра из возбужденного состояния в основное состояние или в состояние с меньшей энергией возбуждения может происходить различными способами, в том числе путем испускания электромагнитного γ-излучения. Из этого следует, что γ-излучение это самопроизвольное коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомными ядрами*. Переходы ядра из возбужденного состояния, сопровождающиеся испусканием γ-лучей, называются радиационными переходами. Радиационный переход может быть: однократным, когда ядро, испустив один квант, сразу переходит в основное состояние. каскадным, когда снятие возбуждения происходит в результате последовательного испускания нескольких γ-квантов. По своей физической природе γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение ядерного происхождения. Обычно при радиоактивном распаде ядер, энергия ядерных γ-квантов заключена в пределах примерно от 10 кэв до 5 МэВ, а при ядерных реакциях рождаются γ-кванты до 20 МэВ. Так как в γ-распаде не происходит рождения протона или нейтрона, то, в отличие от α- и β-распадов, каждый из которых является ядерным превращением, при γ-распаде ядерного превращения не происходит. γ-распад: X!! X!! + γ *Возбуждённые состояния ядер состояния, в которых энергия системы превышает наименьшее возможное значение энергии, которое называется основным состоянием. Возбуждённое состояние ядра является неустойчивым, и с течением времени ядро переходит в состояние с меньшей энергией возбуждения и в результате таких переходов оказывается в основном состоянии. 4). Спонтанное деление - деление ядра на осколки (чаще всего на два) сравнимых масс и зарядов: A, Z = A!, Z! + A!, Z! ; A = A! + A!, Z = Z! + Z! 7

8 Двупротонная радиоактивность: (A,Z) 2р + (A-2,Z-2). При протонной и двупротонной радиоактивности протоны проникают через кулоновский потенциальный барьер благодаря туннельному эффекту. Это явление наблюдается для нейтронодефицитных ядер с Z 9 Сложный радиоактивный распад может протекать в двух случаях: 1. В первом случае исследуемый препарат содержит несколько сортов радиоактивных ядер. Пусть исследуемый препарат содержит два сорта радиоактивных ядер с постоянными распада λ 1 и λ 2. В этом случае общее число радиоактивных ядер будет изменяться со временем по закону: N = N! e!!"!+n! e. 2. Во втором случае происходит последовательные распады одного и того же ядра. Часто бывает что ядро, получившееся в результате радиоактивного распада, само оказывается радиоактивным, так что происходит последовательный распад исходного ядра 1 в ядро 2, а ядро 2 в ядро 3. В этом случае изменение числа N 1 ядер 1 и числа N 2 ядер 2 определяется системой уравнений:!"! = λ!"!n. "! = λ!"!n! λ! N!. Если T 1 >> T 2 (λ 1 > T 2 (λ 2 t >> 1) приближается к своему предельному значению: lim N! t =. N!" = const При t > 10T равенство выполняется уже с точностью около 0.1%. Обычно оно записывается в форме: λ 1 N 1 = λ 2 N 2 и носит название векового равновесия. 9

Читайте также: