Учебное пособие Алматы 2013 ббк удк номер
§2.4 Закон сохранения момента количества движения
жүктеу/скачать 1,73 Mb.
|
treatise11751
семинар 4
| §2.4 Закон сохранения момента количества движения
Поскольку , то Закон сохранения четности Закон сохранения изотопического спина: ; Э нергетический спектр α-распада. В большинстве случаев α-частицы при распаде ядер являются моноэнергетическими. Однако, некоторые ядра испускают несколько типов моноэнергетических α-частиц, что получило название тонкой структуры α-спектров. Отмечено, что α-частицы с меньшей энергией испускают с меньшей интенсивностью. Ширина линии 0,1 эВ характеризует степень монохроматичностиα-частиц (ядро отдачи уносит небольшую долю энергии). До сих пор мы предполагали, что что ядро распадается из основного состояния и новое ядро тоже образуется в основном состоянии. Но при радиоактивных распадах конечное ядро может оказаться не только в основном, но в одном из своих возбужденных состояний. Наибольшее число линий тонкой структуры наблюдается у α-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 Рис.2.2 порождают α-частицы с близкими энергиями, которые в соответствии с законом Гейгера-Нэттола должны испускаться со сравнимыми вероятностями. Однако исключительно резкая зависимость вероятности αраспада от энергии приводит к тому, что распады на возбужденные уровни дочернего ядра обычно идут с очень низкой интенсивностью, потому что при возбуждении дочернего ядра уменьшается энергия α-частицы. Экспериментально удается наблюдать только распады на вращательные уровни, имеющие относительно низкие энергии возбуждения. Разность энергий между группами α-частиц, испускаемых на основной и возбужденные уровни, определяет энергию возбуждения ядра-продукта. Если новое ядро оказывается в возбужденном состоянии, то за α-распадом должна последовать γ-излучение, линии спектра которые определяются схемой уровней ядра-продукта. Вероятность распада (интенсивность групп α-частиц) резко возрастает при увеличении α-частицы и падает с ростом уносимого момента количества движения. Таким образом, изучая тонкую структуру α-спектров, можно получить сведения об энергетических уровнях ядра-продукта. Возникновение длиннопробежных α-частиц объясняется тем, что α-распад испытывает ядро, которое само находится в возбужденном состоянии. При этом α-частицы имеют большую энергию, чем при распаде из основного состояния. Действительно, если α-распадающееся ядро является продуктом предыдущего α- или β-распада, то в начальный момент оно может находится как в основном, так и возбужденном состоянии. Поскольку α-распад – процесс довольно медленный, то ядро, как правило, сначала переходит в основное состояние путем одного или нескольких последовательных γ-распадов и только после этого испытывает α-распад. Имеются однако 2 случая, когда вероятности обоих процессов сравнимы, и α-распад наблюдается как из основного, так и из возбужденного состояния ядра. Это происходит лишь для очень короткоживущих ядер при больших энергиях распада. c; RaC’( c. Разности энергий длиннопробежных групп непосредственно определяют схему расположения уровней исходного ядра. Радиоактивные изотопы, дающие длиннопробежные частицы, также создают γ-излучение, которое принадлежит исходному ядру. Рис.2.3 Рис.2.4 Некоторые из закономерностей α-распада можно объяснить с помощью капельной модели. Можно показать, что Здесь каждый из членов определяется по полуэмпирической формуле Вейцзеккера. Анализ этого выражения показывает, что энергия распада становится положительной при Z>73, причем и растут сувеличением Z. Отсюда видно, что одна из закономерностей α-распада, согласно которой α-радиоактивность, как правило, проявляется только у последних элементов в периодической системе и кинетическая энергия α-частицы растет с увеличением Z, легко объясняется при помощи капельной модели ядра. Разумеется, выводы из капельной модели не могут претендовать на большую точность. В частности, из существования α-радиоактивных ядер среди редкоземельных элементов (Z=60) следует, что капельная модель дает завышенное значение теоретической границы α-распада. Д ля точного определения области значений A и Z ядер, для которых энергетически возможен α-распад, надо воспользоваться экспериментальными данными об энергиях связи ядер. Из графика видно, что распад становится возможным ( начиная с A=140, то есть для всех тяжелых ядер, начиная с редкоземельных элементов. Видно также, что в областях A 145 и A 212 величина имеет отчетливые максимумы, которые объясняются в оболочечной модели ядра. Максимум при A=145 связан с заполнением Рис. 2.5 нейтронной оболочки дочернего ядра до магического числа N=A-Z=82, а максимум при A=212 связан с заполнением протонной оболочки при Z=82.В обоих случаях соответствующие ядра отличаются особой устойчивостью (особенно малой массой), вследствие чего α-переход на них сопровождается освобождением большой энергии. Именно за счет такого оболочечного эффекта первая, редкоземельная область α-активных ядер начинается с N=84=82+2, а тяжелые α-активные ядра становятся особенно многочисленными начиная с Z=84. жүктеу/скачать 1,73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|