Radioactivitatea se referă la capacitatea nucleilor atomici de a se transforma în mod spontan în alte nuclee cu emisia de diferite tipuri de radiații radioactive și particule elementare.
Radioactivitatea poate fi împărțită în două tipuri: naturală și artificială. Cel natural poate fi observat în izotopii instabili existenți în natură. Radioactivitatea artificială este observată în izotopi care au fost obținuți ca rezultat al reacțiilor nucleare.
Există trei tipuri de radiații radioactive.
a-radiații - această radiație are abateri în câmpurile electrice și magnetice. Are o capacitate mare de ionizare. De asemenea, caracterizată de capacitate scăzută de penetrare. În esența sa, acesta este fluxul de nuclee de heliu. O șarjă-particule este + 2e, iar masa egală cu masa izotopului heliului nucleu luna februarie 4 El.
b-radiații - precum și a-radiații. această radiație este deviată de câmpurile electrice și magnetice. Dacă vom continua comparația, atunci puterea sa ionizantă este mult mai mică (aproximativ două ordine de mărime), iar puterea de penetrare este mult mai mare decât cea a particulelor. radiația b este un curent de electroni rapizi.
radiația g - spre deosebire de celelalte două, nu se abate de câmpurile electrice și magnetice. Capacitatea de ionizare este scăzută. Dar puterea penetrantă este pur și simplu enormă. radiația g este o radiație electromagnetică cu undă scurtă în care lungimea de undă nu este mare <10 -10 м. Следствием этого являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Период полураспада (Т 1/2 ) сокращается, приблизительно в два раза.
DECAY CONTINUA - o caracterizare constanta a dezintegrarii radioactive:
în cazul în care. este durata de viață a nucleului radioactiv. P. p. este legată de perioada de înjumătățire prin relație
Timpul de înjumătățire este timpul în care numărul inițial de nuclee radioactive va fi înjumătățit
Activitatea unei surse radioactive este numărul de descompuneri radioactive elementare pe unitate de timp. Activitatea specifică este activitatea pe unitate de masă a substanței sursă.
Activitatea volumului este activitatea pe unitatea de volum a sursei. Activitatea specifică și volumetrică este utilizată, de regulă, în cazul în care substanța radioactivă este distribuită prin volumul sursei.
Activitatea pe suprafață este activitatea pe unitatea de suprafață a sursei. Această valoare este folosită pentru cazurile în care substanța radioactivă este distribuită pe suprafața sursă.
Legea decăderii radioactive
Fiecare element radioactiv poate fi caracterizat
intervalul de timp T, în cursul căruia
jumătate din nucleele care existau la momentul începerii inversării.
Timpul de înjumătățire este baza constantă a radioactivității
Element. Timpul de înjumătățire caracterizează rata de degradare.
De exemplu: radium 88Ra226 are un timp de înjumătățire T = 1600 ani;
toriu 90Th231 -25,64 ore; poloniu 84Po212 -3 • 10-7 sec.
Să derivăm legea decăderii radioactive. Denumim numărul N
nuclei la momentul t.
Deoarece n = t / T, atunci N = N0 • 2-t / T. Aceasta este legea radioactivilor
degradare. În timpul t, numărul de nuclee se descompune,
Degradarea alfa este decăderea spontană a unui nucleu atomic într-un nucleu fiică și Particulă (nucleul atomului este 4 He).
Alfa-decay, ca regulă, apare în nucleele grele cu un număr de masă A ≥ 140 (deși există mai multe excepții). În nucleele grele, datorită saturației forțelor nucleare, izolate - particule constând din doi protoni și doi neutroni. format # 945; -particle mai sensibile acțiunea forțelor repulsive Coulomb de protoni de bază decât protoni individuali. simultan Particulele # 945 au o atracție nucleară mai mică la nucleonii nucleului decât restul nucleonilor. Particula alfa rezultată la granița de bază se reflectă din bariera potențială spre interior, dar cu o anumită probabilitate o poate depăși (vezi efectul tunelului) și zboară în afară. Pe măsură ce energia particulei alfa scade, permeabilitatea barieră potențială scade foarte rapid (exponențial), astfel încât durata de viață a nucleilor cu mai puțină energie alfa-dezintegrare disponibilă, alte lucruri fiind egale, este mai mare.
Regula pentru deplasarea lui Soddy pentru # 945; -decay:
Exemplu (degradarea alfa a uraniului-238 în toriu-234):
Ca urmare, Atomul de descompunere este deplasat de 2 celule la începutul tabelului periodic (adică, sarcina nucleului Z scade cu 2), numărul de masă al nucleului fiicei scade cu 4.
56. # 946;¯-Si # 946; + - DECAY, K-CAPTURE
Decaparea beta (# 946; -decay) este tipul de dezintegrare radioactivă cauzată de o interacțiune slabă și schimbarea încărcării nucleului cu unul fără a schimba numărul de masă. În acest caz, nucleul emite o particulă beta (electron sau positron), precum și o particulă neutră neutră cu un spin pe jumătate întreg (electron neutrino sau electron antineutrinos, respectiv). Dacă decăderea are loc cu emisia unui electron și antineutrinos, se numește "beta minus decay" (# 946 ;-). În caz de decădere cu emisie de pozitron și neutrino, "beta-plus-decay" (# 946; +). cu excepția # 946; - și # 946; decolorări, captarea electronică se referă, de asemenea, la dezintegrarea beta, când nucleul captează un electron atomic și emite un neutrino electronic.
În # 946; - degradare, o interacțiune slabă transformă un neutron într-un proton, în timp ce un electron și un antineutrino de electroni sunt emise:
.
La nivelul fundamental (prezentat în diagrama Feynman), aceasta se datorează conversiei d-quark-ului la un quark u cu emisia unui boson virtual W, care, la rândul său, se descompune într-un electron și un antineutrino.
Un neutron liber, de asemenea, experiențe - decăderea (vezi Beta-decay a unui neutron). Acest lucru se datorează faptului că masa de neutroni este mai mare decât masa totală a protonului, a electronului și antineutrino. Conectate în nucleul poate descompună prin neutroni acest canal numai în cazul în care masa atomului părinte Mi mai mare decât masa Mf copil atom (sau, mai general, în cazul în care energia totală a stării inițiale este mai mică decât energia totală a oricărui stat finale posibile) [1]. Diferența (Mi - Mf) · c2 = Q # 946; se numește energia disponibilă de dezintegrare beta. Aceasta coincide cu energia cinetică totală a particulelor în mișcare după dezintegrarea - antineutrini electroni și nucleu fiică (așa-numitul recul, a cărui proporție în soldul total al energiei cinetice grav este foarte scăzută, deoarece este mult mai masivă decât celelalte două particule). Dacă vom neglija contribuția reculul, energia disponibilă lansat în dezintegrarea beta, este distribuit sub formă de energie cinetică între un electron și antineutrino, cu această distribuție este continuă: fiecare dintre cele două particule pot avea o energie cinetică situată între 0 și Q # 946; . Legea de conservare a energiei permite - decădere numai pentru nonnegative Q # 946;
Atom atomic la - decăderea apare de obicei ca un ion pozitiv încărcat singular, deoarece nucleul crește încărcătura lui cu unul, iar numărul de electroni din cochilie rămâne același. Starea stabilă a carcasei de electroni a unui astfel de ion poate diferi de starea carcasei atomului părinte, prin urmare, după decădere, carcasa de electroni este rearanjată. În plus, dezintegrarea beta în starea legată este posibilă, atunci când un electron cu energie redusă emis de nucleu este capturat de una din orbitele cochiliei; în acest caz atomul fiicei rămâne neutru.
În + - protonul din nucleu se descompune în neutron, pozitron și neutrino:
spre deosebire de # 946 - decădere, - decăderea nu poate avea loc în afara nucleului, deoarece masa protonului liber este mai mică decât masa neutronică (dezintegrarea ar putea avea loc numai dacă masa protonilor depășește masa totală a neutronului, pozitronului și neutrinului). Protonul se poate deteriora printr-un canal - decaderea numai în nuclee, atunci când valoarea absolută a energiei de legare a nucleului fiicei este mai mare decât energia de legare a nucleului părinte. Diferența dintre aceste două energii este transformarea unui proton într-un neutron, un pozitron și un neutrino și energia cinetică a particulelor rezultate. Balanța energetică pentru decăderea cu pozitron este după cum urmează: (Mi - Mf - 2me) · c2 = Q # 946; unde eu este masa de electroni. Ca și în cazul # 946; - degradarea, energia disponibilă Q # 946; este distribuit între pozitronul, neutrinul și nucleul de recul (care reprezintă doar o mică parte); energia cinetică a positronului și a neutrinului este distribuită în mod continuu în intervalul de la 0 la Q # 946; degradarea este permisă energic numai pentru non-negativ Q # 946;
In pozitron atom descompunere copil are loc sub formă de ion încărcat negativ individual ca taxa nucleu decrementat. Un posibil canale de degradare pozitroni - anihilare pozitroni a apărut la o coajă de electroni.
În toate cazurile, când # 946 + - degradare energetic posibilă (și proton este o parte a nucleului care transportă cojile de electroni sau situate în plasma de electroni liberi), este însoțită de un proces concurent de captură de electroni, în care electronul capturat de nucleul atomului cu emisia de neutrini:
Dar dacă diferența dintre masele atomilor inițiali și cei finali este mică (mai mică de două ori masa electronică, adică 1022 keV), atunci captarea electronului are loc fără a fi însoțită de decăderea cu pozitroni; acesta din urmă este interzis de legea conservării energiei. Spre deosebire de decăderea de electroni și positroni beta considerați anterior, în captură electronică, toată energia disponibilă (cu excepția energiei cinetice a nucleului de recul și a energiei de excitație a carcasei Ex) este purtată de o particulă, neutrina. Prin urmare, spectrul de neutrini nu este o distribuție lină, ci o linie monoenergetică lângă Q # 946;
Atunci când un proton și un neutron sunt părți ale unui nucleu atomic, procesele de dezintegrare beta transformă un element chimic în altul, învecinându-se conform tabelului lui Mendeleyev. De exemplu:
descompunere beta nu se schimba numărul de nucleoni din nucleu A, dar doar modificări Z. Astfel sa de încărcare pot fi introduse toate stabilite aceleași nuclidele cu A; aceste nuclide izobarice pot fi convertite între ele prin dezintegrarea beta. Dintre acestea, unele nuclides (cel puțin unul), beta-stabil, deoarece acestea sunt masa minimumyizbytka locale: dacă un astfel de nucleu are numere (A, Z), miezuri vecine (A, Z - 1) și (A, Z + 1 ) au un excedent masic mai mare și se pot deteriora prin decalaj beta în (A, Z), dar nu invers. Trebuie remarcat faptul că beta stabil nucleu pot suferi alte tipuri de dezintegrare radioactivă (alfa descompunere, de exemplu). Cele mai multe dintre izotopii prezenți în condiții naturale de pe Pământ, beta-stabil, dar există câteva excepții, cum pe jumătate trăiește mult timp că ei nu au timp să dispară timp de aproximativ 4.5 miliarde de ani care au trecut de la nucleosinteză. De exemplu, 40K, care se confruntă cu toate cele trei tipuri de degradare beta (beta-minus, beta-plus și captura de electroni), are un timp de înjumătățire de 1.277 × 109 de ani.
Degradarea beta poate fi privită ca o tranziție între două stări mecanice cuantice, cauzată de o perturbație, astfel încât se supune regulii de aur Fermi.
Masa atomică nu se schimbă (A = A). Încărcarea nucleului crește cu una (Z "= Z + 1). Substanța este deplasată cu un pătrat spre sfârșitul mesei periodice a lui Mendeleev.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: