ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.02.2019
Просмотров: 6175
Скачиваний: 1
β-превращения ядер
β-распад
-
спонтанное превращение ядра
(A,Z)
в ядро-изобар
(A,Z
±1)
в
результате испускания лептонов (электрона и антинейтрино, позитрона и
нейтрино), либо поглощения электрона с испусканием нейтрино (е-захват).
β-распад
– внутринуклонный процесс (обусловлен слабым взаимодействием)
Пять типов процессов, которые относятся к β- превращениям
β–превращения
-
такие радиоактивные превращения, в результате
которых
n
переходит в
p
(либо наоборот) и в процессе принимают участие
электроны (позитроны) и антинейтрино (нейтрино).
электронный распад;
позитронный распад;
e
-
-
захват;
захват нейтрино;
захват антинейтрино.
β-превращения ядер
1.
Электронный
β-
распад:
Например:
2. Позитронный
β-
распад:
Например:
1
e
A
A
Z
Z
e
X
n
Y
e
p e
14
14
14
14
6
7
(
)
e
C
N
e
C
N
Два типа распада:
1
e
A
A
Z
Z
e
X
Y
e
p
n e
13
13
13
13
7
6
(
)
e
N
C
e
N
C
Три типа захвата:
1.
Электронный захват (или К- захват - по обозначению электронной оболочки):
Например:
2.
Захват нейтрино:
Например:
3.
Захват антинейтрино:
1
e
A
A
Z
Z
p
X
e
n
e
Y
80
80
80
80
35
34
(
)
e
Br
e
Se
Br
Se
1
A
A
Z
Z
X
n
Y
p e
e
37
37
17
18
Cl
Ar
e
1
A
A
Z
Z
X
Y
n e
e
p
β-превращения ядер
Энергетические соотношения при β- распаде.
β
-
-
распад
:
Q
β+
= [M
(A,Z) - M
(A,Z-1) - m
e
]c
2
Q
е-з
= [M
(A,Z) + m
e
- M
(A,Z-1)]c
2
Q
β-
= [M
ат
(A,Z) - M
ат
(A,Z+1)]c
2
Q
β+
= [M
ат
(A,Z) - M
ат
(A,Z-1)]c
2
- 2m
e
c
2
Q
е-з
= [M
ат
(A,Z) - M
ат
(A,Z-1)]c
2
β
+
-
распад:
е-
захват:
Q
β-
= [M
(A,Z) - M
(A,Z+1) - m
e
]c
2
.
M
(A,Z) > M
(A,Z+1) + m
e
M
(A,Z+1) > M
(A,Z) + m
e
M
(A,Z-1) < M
(A,Z) + m
e
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z+1)
(1)
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z-1) + 2m
e
(2)
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z-1)
(3)
β-превращения ядер
.
При указанном выше соотношении масс изобаров
(A,
Z-
1), (A, Z) и (A, Z+1)
, когда энергетически запрещен:
Ядро
(A, Z):
при
М
ат
(А, Z)>M
ат
(A,Z+1)
–
β
-
-
радиоактивное, а при
М
ат
(А, Z)<M
ат
(A, Z+1)
–
К
-
рад-е → не должно существовать двух соседних по заряду стабильных изобаров.
Исключения – если переходы запрещены (большая разница в моментах обоих ядер).
Если
(2)
, то автоматически
(3)
, поэтому переходы между соответствующими
ядрами возможны как посредством
β+
-
распада, так и с помощью
К
-
захвата.
M
ожет одновременно выполняться как условие (2) по отношению
к изобару
(A, Z-1),
так и условие (1) по отношению к изобару
(A,
Z+1)
→ возможны все три вида β-превращений. Пример:
29
Сu
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z+1)
(1)
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z-1) + 2m
e
(2)
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z-1)
(3)
( ,
1)
( , )
( ,
1)
A Z
A Z
A Z
двойной
β
-
распад [
M
ат
(A,Z) > M
ат
(A,Z+1)
] → ядро
(A,Z-
1) →
в ядро
(A, Z+1)
за счет
одновременного испускания двух электронов.
β-превращения ядер
Энергетический спектр.
.
Энергия, выделяющаяся при β-распаде, в отличие от α-распада, лежит в довольно
широком интервале значений от:
0,02
МэВ:
до 20 МэВ:
Периоды полураспада
β-
активных ядер изменяются в очень широких пределах от
10
-3
с
до
10
18
лет.
Большие времена жизни β-радиоактивных ядер →что β-распад
происходит в результате слабого взаимодействия.
3
3
1
2
0.02
e
H
He e
МэВ
11
11
3
4
20.4
e
Li
Be e
МэВ
2/3
2
1/3
2
3/4
( , )
/
(
2 ) /
W A Z
A
A
Z
A
A
Z
A
A
α=15.6 МэВ, β=17.2 МэВ, γ=0.72 МэВ, δ = 23.6 МэВ
ζ = +34 МэВ – чётно-чётные ядра;
ζ = 0 – нечётные ядра;
ζ = −34 МэВ – нечётно-нечётные ядра.
2/3
2/3
2
0
4
0.015
2
равн
W
A
A
Z
Z
A
A
Равновесное число протонов в ядрах (при A=const) для максимума энергии связи:
Так как
A=N+Z,
формула определяет соотношение между
Z
и
N
для ядер долины
стабильности. При
Z<Z
равн
ядро нестабильно к
β
-
-
распаду, а при
Z > Z
равн
к
β
+
-
распаду и
e
-
захвату.