2. Виды ядерных распадов

2.1. Альфа-распад

Альфа - распадом называется распад атомного ядра на альфа-частицу (α - первая буква греческого алфавита) (ядро атома гелия ) и ядро-продукт. -радиоактивны почти все ядра тяжелых элементов с порядковым номером Z > 82. При вылете α-частицы из ядра, число протонов в ядре уменьшается на два и продукт α-распада оказывается ядром химического элемента с порядковым номером на две единицы меньше исходного, массовое число ядра-продукта меньше массового числа исходного ядра на четыре единицы. Например, продуктом α- распада ядра изотопа урана является ядро изотопа тория :

 (3)

Начальная кинетическая энергия всех - частиц, испускаемых ядрами одного изотопа, одинакова или испускается -частица с двумя-тремя разными значениями начальной кинетической энергии. Энергетический спектр -частиц дискретный и может идентифицировать распавшийся изотоп.

При -распаде атомных ядер часто часть энергии -распада идет на возбуждение ядра-продукта. Ядро-продукт спустя короткое время ( 10^-3….10^-6 с ) после вылета -частицы испускает один или несколько гамма-квантов (- третья буква греческого алфавита) и переходит в нормальное состояние. -жесткое (с длиной волны ~ 10^-11 м) электромагнитное излучение. Таким образом, -распад ядер может сопровождаться испусканием -квантов.

2. Бета-распад

Явление -распада ( - вторая буква греческого алфавита) представляет собой самопроизвольное превращение атомного ядра путем испускания электрона (е^-) или позитрон (е⁺ - частица аналогичная электрону, но имеющая единичный заряд положительной полярности). В основе этого явления лежит способность протонов и нейтронов к взаимным превращениям. Масса свободного нейтрона больше массы протона и электрона вместе взятых - следовательно, запас полной энергии нейтрона больше запаса энергий протона и электрона. Поэтому нейтрон может самопроизвольно превращаться в протон с испусканием электрона и антинейтрино ( ):

n  p + ( е +  (4)

Скобки обозначают вылет частицы из ядра.

Ядра, в которых происходят превращения n → p, называются  - радиоактивными. В результате превращения одного из нейтронов в протон заряд ядра увеличивается на единицу. Ядро-продукт  - распада оказывается ядром одного из изотопов химического элемента с порядковым номером в таблице Менделеева, на единицу большим порядкового номера исходного ядра. При  - распаде ядро изотопа продуктом распада является ядро изотопа .

 + ( ē +  (5)

Массовое число ядра-продукта -распада остается прежним, так как число нуклонов в ядре не изменилось.

-распад, как и -распад, может сопровождаться -излучением. -излучение сопровождает -распад в тех случаях, когда часть энергии затрачивается на возбуждение ядра-продукта. Возбужденное ядро через 10^-3 ….10^-6 сек. освобождается от избытка энергии путем испускания одного или нескольких -квантов.

Превращение p→ n сопровождается испусканием позитрона и нейтрино ( ). Это превращение также может сопровождаться испусканием -квантов

р → n + ( e⁺ +   (6)

Электронный захват может быть записан:

р + е^- → n + ( (7)

Энергетический спектр -частиц сплошной. -частицы имеют всевозможные энергии, начиная от нуля до некоторого максимального значения, называемого максимальной энергией -спектра (Е_βmax).

-частицы имеют различные значения энергии потому, что часть энергии -распада уносит частица нейтрино  или антинейтрино ( .

Позитронный -распад наблюдается у искусственно полученного изотопа фосфора (облучение потоком -частиц).

 + (е⁺ +  (8)

Позитрон возникает в атомном ядре в результате превращения одного из протонов в нейтрон. Энергию для превращения получает от других нуклонов ядра.

У всех без исключения элементов могут быть получены изотопы при бомбардировке атомных ядер стабильных изотопов -частицами, p, n и другими частицами.

Процесс -излучения не является самостоятельным типом радиоактивности, так как он происходит без изменения массового и зарядового числа ядер.