4. Бета распад и его закономерности.
Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. β-распад — это проявление слабого взаимодействия.β-распад (точнее, бета-минус-распад, β − -распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино.β-распад является внутринуклонным процессом. Он происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:
Правило смещения Содди для β − -распада:
Пример:
После β − -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.
Существуют также другие типы бета-распада. В позитронном распаде (бета-плюс-распаде) ядро испускает позитрон и нейтрино. При этом заряд ядра уменьшается на единицу (ядро смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева). Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом — электронным захватом (когда ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом заряд ядра также уменьшается на единицу). Однако обратное неверно: многие нуклиды, для которых позитронный распад запрещён, испытывают электронный захват. Наиболее редким из известных типов радиоактивного распада является двойной бета-распад, он обнаружен на сегодня лишь для десяти нуклидов, и периоды полураспадов превышают 1019 лет. Все типы бета-распада сохраняют массовое число ядра.
4
5.Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада и период полураспада.
Существенным свойством явления радиоактивности является неза- висимость постоянной распада λ от времени. Сформулируем теперь основной закон радиоактивного распада. Если в момент t имеется большое число N радиоактивных ядер и если за промежуток dt распадается в среднем dN ядер, то в соответствии с определением величины λ dN = -λ N dt. Знак минус означает, что общее число радиоактивных ядер уменьшается в процессе распада. Вследствие того, что постоянная распада λ не зависит от времени (то есть от «возраста» ядра), это соотношение легко интегрируется. Результатом интегрирования и является основной закон радиоактивного распада, имеющий вид N = N0 e -λ t где N – число нераспавшихся радиоактивных ядер; N0 – число радиоактивных ядер в произвольно выбранный начальный момент t = 0. Подчеркнем, что основной закон радиоактивного распада относится к статистическим средним и справедлив лишь при достаточно большом числе частиц. Активность А является производной от N по времени, взя- той с обратным знаком: 9 A = λN= – dN/dt. Через постоянную распада λ выражаются две другие величины, характеризующие интенсивность процесса радиоактивности – период полу- распада T1/2 и среднее время жизни ядра τ. 3 Период полураспада радиоактивного вещества Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада соответствующего изотопа. Если известно значение постоянной радиоактивного распада λ, характеризующей степень неустойчивости ядра, то можно вычислить среднюю продолжительность жизни τ радиоактивного атома. τ равно обрат- ной величине постоянной распада λ: τ = 1/λ, Периодом полураспада T1/2 называется время, за которое число радиоактивных ядер уменьшается вдвое. Согласно формуле 1 1 2 , 2 0 N T e N −λ = = (5) откуда 1/2 ln 2 0,693 T = = = τ 0,693 . λ λ (6) Согласно этому закону через один период полураспада от первоначальной активности радионуклида останется половина, через два периода – одна четверть, через три периода – одна восьмая часть и т. д
5