Альфа-распадом
(a-распадом)
называется процесс спонтанного изменения ядра, в результате которого возникает
свободная a-частица
(ядро нуклида 
).
Символическая запись a-распада
имеет вид:
Альфа-распадом (a-распадом) называется процесс спонтанного изменения ядра, в результате которого возникает свободная a-частица (ядро нуклида
|
|
(3.4.1) |
a-Распад характерен для тяжелых нуклидов, у ядер которых с ростом массового числа А наблюдается уменьшение удельной энергии связи (см. рис. 1.4.2). В этой области уменьшение числа нуклонов в ядре ведет к увеличению удельной энергии связи. Но при уменьшении А на единицу увеличение энергии связи оказывается существенно меньше энергии связи нуклона в ядре и испускание протона или нейтрона невозможно. Однако, испускание α-частицы (ядра 4Не) оказывается энергетически выгодным, так как удельная энергия связи нуклона в ядре 4Не около 7,1 МэВ и сравнима с удельной энергией связи нуклонов для тяжелых ядер. Поэтому α-распад наблюдается у ядер, тяжелее свинца (см. в §3.1 о радиоактивных семействах).Небольшое количество a-активных ядер средней массы имеется среди лантаноидов. Объясняется это тем, что количество нейтронов в этих ядрах несколько превышает 82 – магическое число при заполнении нейтронной оболочки. Примером таких ядер являются
и
, у которых количество нейтронов равно 84. Основы физической кинетики
Энергетическая возможность a-распада обеспечивается, если масса исходного ядра больше суммы масс ядер продуктов распада, то есть
|
|
(3.4.2) |
или, если использовать массы нейтральных атомов, как это обычно делается в ядерной физике,
|
|
(3.4.3) |
Уменьшение массы при распаде, выраженное в энергетических единицах, дает энергию, выделяющуюся при a-распаде:
|
|
(3.4.4) |
Таким образом, a-распад становится возможным, если:
|
|
(3.4.5) |
где
– энергия связи α-частицы относительно материнского ядра (см. (1.4.18)). Однако условие (3.4.5) не является достаточным условием для a-распада.
Интенсивность ядерного взаимодействия
Таким образом, заряженная частица для сближения с ядром или при вылете из ядра должна преодолеть кулоновский барьер. На рис. 1.9.1б приведена модельная потенциальная функция, где ядро и частица представлены в виде точечных зарядов.Высота кулоновского барьера в этом случае составит
|
|
(1.9.2) |
Ядерное взаимодействие между ядром и частицей аппроксимируется отвесной линией. Нейтроны не имеют электрического заряда и потому беспрепятственно сближаются с ядрами, т.е. для них отсутствует кулоновский барьер (жирная горизонтальная линия на рис. 1.9.1б в области r > R), а ядерный потенциал у нейтрона оказывается таким же (с точностью до различия в массах), как и у протона (см. ниже п.5).
Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов и от взаимной ориентации орбитального и спинового моментов каждого из нуклонов. Это означает, что внутри ядра следует учитывать спин-орбитальное взаимодействие нуклонов. Зависимость ядерных сил от спина хорошо видна на примере дейтона, который имеет спин, равный единице, т.е. нейтрон и протон могут существовать в связанном состоянии только при параллельных спинах. При антипараллельных спинах нейтрон и протон не образует связанной системы, но притяжение между ними все же существует, что приводит к значительной эффективности рассеяния нейтронов на протонах. Поэтому рассеяние нейтронов на водородосодержащих средах оказывается также эффективным и широко используется для замедления нейтронов в ядерных реакторах.
|
||
,
