Лекция 7 Бета — распад Бета-распадом называется

Лекция 7 Бета - распад • Бета-распадом называется процесс самопроизвольного превращения ядра в ядро-изобар с зарядом отличным на Z= 1 за счет испускания электрона (позитрона) или захвата электрона. • Существуют три типа β-распада: β–-распад , β+-распад и е-захват

β–-распад. Характерен для ядер, имеющих относительный избыток нейтронов. При этом один нейтрон распадается, давая протон, электрон и антинейтрино:

Правило сдвига для имеет вид: Простейшим примером электронного распада (за исключением распада нейтрона) является распад трития:

• Энергия бета-перехода делится между электроном и нейтрино с непрерывным распределением между этими двумя частицами от 0 до Етах.

Случай последовательного распада

β+ - распад • Этот тип превращения характерный для ядер, имеющих относительный избыток протонов, связан с превращением протона в нейтрон, сопровождающимся при этом образованием позитрона и нейтрино.

β+ - распад протона возможен только для связанного в атомном ядре протона, так как свободный протон не может распадаться на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино, потому что масса протона меньше массы нейтрона Правило сдвига для позитронного распада:

• Испускаемые при + - распаде позитроны, взаимодействуя с электронами среды, быстро аннигилируют, образуя на каждый акт взаимодействия два - кванта с энергиями 0, 511 Мэ. В каждый. • Максимальная энергия β- частиц, испускаемых данным радионуклидом, является одной из важнейших его характеристик.

Распад путем захвата электрона. В этом процессе орбитальный электрон захватывается ядром: Захват сопровождается испусканием моноэнергетического нейтрино.

• Если в результате захвата электрона образующееся ядро окажется в возбужденном состоянии, процесс может сопровождаться испусканием гамма-квантов. В остальных случаях при электронном захвате излучения не происходит. • После К-захвата электроны в атоме, с более высоких орбиталей переходят на вакантные места нижних орбиталей. При этом происходит испускание характеристического рентгеновского излучения.

Часто энергия возбуждения атома не выделяется в виде рентгеновского излучения, а непосредственно передается одному или нескольким орбитальным электронам. Так как получаемая этими электронами энергия часто выше их энергии связи, то происходит вылет электронов из атома. Такие электроны называются электронами Оже. Энергия электронов Оже равна разности между энергиями характеристического излучения и энергией связи электрона на данной орбитали.

Известны ядра, которые претерпевают - превращения различных типов. Так например, Cu -64 претерпевает К-захват (43%); - - распад (38%); + - распад (19%). ЭЗ, β+ 0, 5% 2+ 1, 346 Мэ. В 0+ γ β+ 18%, ЭЗ 44% 0+ β- 37%

Условия бета-распада. Периоды полураспада β-активных ядер – 10 -3 с - 1016 лет. Энергия, выделяющиеся при β-распаде, заключена в интервале от 18, 61 кэ. В (для трития) до 20, 4 Мэ. В (для тяжелого изотопа бора).

Лекция № 8 Фотонное излучение Рассматриваемые вопросы: 1. Виды фотонного излучения 2. Гамма-излучение 2. 1. Энергия гамма-квантов. Схемы распада 3. Место гамма-излучения в электромагнитном спектре

• Фотонное излучение, испускаемое при ядерных превращениях, принято разделять на две группы – рентгеновское и гамма-излучение. Рентгеновское излучение имеет место при изменениях в состоянии внутренних и наиболее связанных электронов атома. А гамма-излучение наблюдается при изменении состояния ядра атома.

• Гамма-излучение представляет собой процесс самопроизвольного испускания гамма-квантов ядром при переходе из возбужденного состояния на уровень с меньшей энергией. Спектр гамма-излучения дискретный, так как дискретны энергетические уровни ядер. Энергия перехода складывается из энергии гамма-кванта и энергии отдачи ядра, испустившего гамма-квант.

Уравнение имеет вид: где Ен и Ек – энергии ядер до и после перехода, а Tя. о - кинетическая энергия (энергия отдачи) конечного ядра. Можно показать( самостоятельно !!), что гамма-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядра, т. е. Еγ=Ен– Ек. –Tя. о ≈ Ен–Ек.

Переход ядра из возбужденного состояния в основное путем испускания гамма-квантов может осуществляться как в одну, так и в несколько стадий.

Средние времена жизни возбужденных уровней составляют от 10‑ 14 с до нескольких тысяч лет. Если возбужденные ядра имеют среднее время жизни до нескольких минут и более, то такие состояния ядра называются метастабильными (изомерными). А переход ядра из метастабильного состояния, в основное называется изомерным переходом. Ядра, отличающиеся только уровнем энергии, называются изомерами.

Примеры изомеров: Ядерные изомеры могут быть оба радиоактивными. Так, например, при распаде β--распаде Th- 234 получаются 2 изомера которые с различными периодами полураспада (1. 22 мин. и 6. 7. час. соответственно) испытывают β- - распад с образованием U-234.

Место гамма-излучения в электромагнитном спектре Электромагнитное излучение образуют непрерывный спектр, простирающийся от низкочастотных радиоволн с частотой колебания несколько герц до гамма-излучения с частотой 1018 Гц и более

Лекция № 8 Спонтанное деление ядер. • • Делением атомных ядер называют их распад на два осколка сравнимой массы. Деление может быть самопроизвольным (спонтанным) или вынужденным (вызванным взаимодействием с налетающей частицей). Впервые деление ядер было обнаружено Э. Ферми в 1934 году при изучении искусственной радиоактивности, возникающей под действием нейтронов.

Спонтанное деление было открыто в 1940 г. советскими учеными К. А. Петржаком и Г. Н. Флеровым. Возможность СД обусловлена тем, что удельная энергия связи Eсв/A начиная с середины периодической таблицы уменьшается с ростом массового числа A. В результате тяжелому ядру оказывается энергетически выгодно распадаться на более легкие фрагменты.

При делении тяжелых ядер выделяется энергия, что следует из зависимости энергии связи от массового числа. При этом энерговыделение составляет величину порядка 1 Мэ. В на один нуклон делящегося ядра, что превосходит энерговыделение всех других источников энергии. Например, если разделить ядро с А=240 (Есв=7, 6 Мэ. В/нуклон) на два осколка равной массы А=120 (Есв=8, 5 Мэ. В) выделяется энергия порядка 220 Мэ. В.

• Кроме осколков деления испускаются и нейтроны и гамма-кванты. Гамма-кванты уносят значительную часть энергии, выделяющейся при делении. Нейтроны, которые вылетают в момент деления, называются мгновенными нейтронами деления. Около 1% нейтронов испускается не в момент деления, а спустя некоторое время. Эти нейтроны были названы запаздывающими нейтронами.

Источниками запаздывающих нейтронов являются некоторые, как правило, бетаизлучающие осколки деления. При их бетараспаде могут появляться нейтроноизбыточные ядра в сильно возбужденных состояниях. Возбужденные ядра переходят в основное состояние либо путем испускания гамма-квантов, либо путем испускания нейтронов. Оба процесса происходят практически мгновенно, поэтому промежуток времени между испусканием мгновенных нейтронов и запаздывающих нейтронов практически равен периоду полураспада бете-излучающего нуклида- предшественника.