ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энергетическое рассмотрение а-распада из "Введение в ядерную физику " Очень удобны для рассмотрения а-распада энергетические диаграммы. Энергетическое состояние системы отмечается горизонтальной линией, высота расположения которой характеризу- б.20змзв ет значение энергии в мегаэлектронвольтах. Поскольку полная энергия ядра очень велика (порядка 931 А Мэе, где А — массовое число), а в процессе а-распада освобождается лишь ничтожная ее часть (порядка 10 Рис. 33. [c.117] На рис. 33 изображена упрощенная схема а-распада ядра Th . [c.117] Верхний уровень равен АЕо, = еа = 6,203 Мэе и соответствует энергетическому состоянию ядра Th (взВ ) до а-распада. Нижний уровень энергии равен нулю и соответствует энергетическому состоянию системы, состоящей из дочернего ядра и а-частицы (с нулевыми кинетическими энергиями). При этом около нулевого уровня проставляется только индекс дочернего ядра Th (eiTl os), а принадлежность к нему а-частицы отмечается стрелкой, идущей с верхнего уровня налево вниз. На стрелке обычно указывается энергия испускаемой а-частицы [хотя она может быть вычислена по разности энергий уровней при помощи формулы (9.6)]. [c.117] Изображенная на рис. 33 схема соответствует простейшему случаю а-распада, когда испускающиеся а-частицы имеют только одну строго определенную энергию. Однако это не единственно возможная схема. Выше было замечено, что в составе а-спектров часто наблюдаются группы а-частиц с меньшими (тонкая структура а-спектров), а иногда с большими (длиннопробежные а-частицы) энергиями, чем у основной группы а-частиц. Остановимся на энергетическом истолковании этих особенностей а-распада. [c.117] До сих пор при рассмотрении а-распада предполагалось, что оба ядра (начальное и конечное) характеризуются строго определенными значениями энергии, которые соответствуют энергетическим выражениям их масс покоя. Однако нельзя забывать, что масса покоя такой сложной системы, как атомное ядро, является функцией внутреннего движения составляющих его нуклонов. [c.117] Ядро может покоиться и иметь равную нулю кинетическую энергию, а его энергия покоя будет различной из-за того, что различна масса покоя. Чем больше энергия внутреннего движения нуклонов, тем больше масса покоя ядра и, следовательно, тем больше его энергия. [c.118] Для указания характеристик уровней используются обозначения вида / , где / — величина момента, а знак — четность. Так, например, четное состояние с нулевым моментом обозначается 0+, нечетное с моментом, равным единице, 1 и т. п. [c.118] Аналогично получаются энергии и других а-частиц из спектра тонкой структуры (см. табл. 5). [c.119] Правильность рассмотренной схемы возникновения тонкой структуры а-спектров подтверждается опытами по регистрации Y-излучения, сопровождающего а-распад. Оказалось, что энергия этих 7 Лучей в точности совпадает с разностью энергетических состояний конечного ядра. Например, для у-лучей, сопровождающих а-распад Th , были зарегистрированы следующие значения энергии 0,040 0,287 0,327 0,433 0,452 и 0,473 Мэе. Легко видеть, что все они могут быть получены в результате вычитания энергии одного уровня конечного ядра из другого. Это означает, что у-лучи, сопровождающие а-распад, испускаются в результате перехода конечного ядра из какого-нибудь возбужденного состояния в основное и и менее возбужденное. [c.119] Сущность метода совпадений (который в последнее время очень широко используется в экспериментальной ядерной физике) применительно к рассматриваемой задаче заключается в следующем. Регистрация а-распада производится двумя детекторами. Один детектор измеряет со сравнительно невысокой точностью ( 5%) энергию а-частиц, а другой — энергию у-кван-тов. Импульсы от обоих детекторов поступают в специальную радиосхему, срабатывающую только при одновременном поступлении импульсов. Это означает, что при высокой разрешающей способности схемы по времени и при соответствующей настройке детекторов она будет регистрировать только те а-частицы, одновременно с которыми испускаются сопровождающие их -кванты, т. е. может выбирать редкие явления на большом фоне. Таким способом удается регистрировать линии, интенсивность которых в раз меньше интенсивности основной линии спектра. [c.119] Тонкая структура а-спектров встречается довольно часто. Наибольшее число линий тонкой структуры наблюдается у а-спектров, соответствующих переходам на возбужденные уровни несферических ядер. Это объясняется тем, что у таких ядер имеются уровни с небольшой энергией возбуждения, связанные с вращением ядра. А переходы именно на такие уровни (расположенные вблизи от основного состояния ядра) и порождают а-частицы с близкими энергиями, которые в соответствии с законом Гейгера — Нэттола должны испускаться со сравнимыми вероятностями. [c.120] Изучение тонкой структуры а-спектров представляет значительный интерес в связи с тем, что оно позволяет построить схему энергетических уровней конечного ядра, образующегося при а-распаде. [c.120] По аналогичной причине очень важно рассмотреть энергетическую схему образования длиннопробеж-ных а-частиц, изучение которых дает сведения о структуре уровней исходных ядер. Принципиальная схема образования длинно-пробежных а-частиц так же проста, как и схема возникновения тонкой структуры. Их испусканию соответствует переход из возбужденного состояния исходного ядра в основное состояние конечного. [c.120] Для простоты в табл. 8 приведены величины, относящиеся к испусканию только одной группы длиннопробежных частиц — аь имеющих энергию 7а, = 9,492 Мэе. Из таблицы видно, что изображенная на рис, 35 схема уровней ядра Th подтверждается взаимным сопоставлением энергии, освобождающейся при а-, р- и у-перехода ядер. [c.121] На первый взгляд кажется непонятной чрезвычайно низкая интенсивность (10 %) длиннопробежных а-частиц. Она совершенно не согласуется с относительно высокой долей (1 —10%) р-переходов на соответствующие возбужденные состояния ядра Th . [c.121] Следует иметь в виду, что это понятие имеет условный характер, и его уместно употреблять только при когда Хт X. [c.122] Такая величина не имеет физического смысла, так как она характеризует время жизни ядра, теряюш,его свою энергию только за счет сб-распада (при выключенном у излучении), чего не бывает. [c.122] Коэффициенты этой формулы подбираются таким образом, чтобы она давала значения согласующиеся со значениями масс ядер, полученными с помощью масс-спектрометров. [c.123] Здесь каждый из членов определяется по формуле (9. 10) и, следовательно, Еа выражается через Л и Z исходного ядра. Анализ этого выражения показывает, что оно становится отрицательным при Z 73, причем /ба/ и, связанная с ним формулой (9.6), растут с увеличением Z. Отсюда видно, что одна из закономерностей а-распада, согласно которой а-радиоактивность, как правило, проявляется только у последних элементов периодической системы и кинетическая энергия а-частиц растет с увеличением Z, легко объясняется при помощи капельной модели ядра. [c.123] Особенности кривой, изображенной на рис. 36, объясняют существование практической границы а-распада тяжелых ядер при Z = 82, наличие а-радиоактивности среди редкоземельных ядер, наличие длиннопробежных а-частиц у двух изотопов Ро и существование нижней границы для возможных значений кинетической энергии а-частиц. Все эти особенности а-распада обусловлены тем, что в соответствии с законом Гейгера — Нэтто-ла а-распад можно экспериментально обнаружить только в том случае, когда энергия а-распада достаточно велика. [c.124] Вернуться к основной статье