Альфа - распад

Альфа распадом, называются ядерные превращения, при котором из ядра вылетает a-частица, являющаяся ядром атома гелия и движущаяся со скоростью 1,4×103-2,6×103 км/с. Пробег в воздухе 2,5 - 9 см.

Превращения с испусканием a-частиц характерны в основном для ядер атомов тяжелых элементов, исключение составляют ядра  Ве, практически мгновенно распадающиеся на две a-частицы, а также искусственно получаемого изотопа 152Sm.

Согласно правилу смещения Фаянса и Соддии a-распад всегда приводит к возникновению изотопа элемента, смещенного на две клетки левее от исходного элемента в периодической системе и имеющего на четыре единицы меньшее массовое число.

Образуется Возникшее при альфа-распаде ядра находятся в возбужденном состоянии и постепенно переходят в основное состояние, испуская г – кванты.

  А→  В +  б + г + DЕ

  Ро →  Рb + Не

может быть выделена в виде фотона:

 U →   Th + Не.

Как правило, испускаемый г – квант в реакции не записывается. Энергетический баланс этой реакции можно записать в следующем виде

Еобщ = Еб + Ег + Еотд

Схематично a-распад можно записать

или (А,Z) →(А - 4, Z - 2) +  a.

Если обозначить массу исходного (материнского) ядра  М, массу дочернего  М и массу a-частицы ma, то энергетическое условие самопроизвольного a-распада может быть записано как:

 МС2 >  МС2 + maС2,

Таким образом, a-распад происходит тогда, когда масса исходного ядра превышает массу конечного, более чем на массу одной a-частицы или разница в дефектах масс материнского и дочернего ядер больше дефекта массы альфа- частицы:

Д m( A,Z)- Д m (A-4, Z-2)> Д m (  б).

Нетрудно подсчитать, что эти условия одновременно выполнимы для элементов периодической системы, начиная с А>120.

По современным представлениям альфа- частиц в ядре постоянно не существует, Они образуются при встрече двух протонов и двух нейтронов, т.е. при избытке протонов и нейтронов. В то же время, чтобы альфа- частица могла покинуть ядро, ей необходимо преодолеть ядерные силы, потенциальный барьер, величина которого 25 – 30 Мэв. На самом деле энергия альфа-частиц покидающих ядро лежит в пределах 4-9 Мэв. Это несоответствие объясняется квантовой механикой, согласно которой, альфа - частицам присущи волновые свойства.

Важное свойство a - распада заключается в том, что периоды полураспада исходного ядра меняются в громадных пределах, а энергия всех измеряемых частиц лежит в сравнительно узком интервале приблизительно от 4 до 9 Мэв.

Установлено также, что чем меньше период полураспада, тем больше энергия a-частиц.

Гейгер и Неттол вывели эмпирическое уравнение, описывающее с хорошей точностью большинство случаев a-распада:

lgT1/2 = A - BEa.