Лекция 7 Бета - распад

в ядро-изобар с зарядом отличным на Z=1 за счет испускания

электрона (позитрона) или захвата электрона.
Существуют три типа β-распада:
β–-распад , β+-распад и е-захват

этом один нейтрон распадается, давая протон, электрон и антинейтрино:

имеет вид:



Простейшим примером электронного распада (за исключением

распада нейтрона) является распад трития:

между этими двумя частицами от 0 до Етах.

избыток протонов, связан с превращением протона в нейтрон, сопровождающимся при

этом образованием позитрона и нейтрино.

в атомном ядре протона, так как свободный протон не может

распадаться на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино, потому что масса протона меньше массы нейтрона
Правило сдвига для позитронного распада:

быстро аннигилируют, образуя на каждый акт взаимодействия два - кванта

с энергиями 0,511 МэВ каждый.
Максимальная энергия β- частиц, испускаемых данным радионуклидом, является одной из важнейших его характеристик.

захватывается ядром:








Захват сопровождается испусканием моноэнергетического

нейтрино.

состоянии, процесс может сопровождаться испусканием гамма-квантов. В остальных случаях при

электронном захвате излучения не происходит.
После К-захвата электроны в атоме, с более высоких орбиталей переходят на вакантные места нижних орбиталей.
При этом происходит испускание характеристического рентгеновского излучения.

рентгеновского излучения, а непосредственно передается одному или нескольким орбитальным электронам.

Так как получаемая этими электронами энергия часто выше их энергии связи, то происходит вылет электронов из атома. Такие электроны называются электронами Оже. Энергия электронов Оже равна разности между энергиями характеристического излучения и энергией связи электрона на данной орбитали.

например, Cu -64 претерпевает К-захват (43%); - - распад

(38%); + - распад (19%).

–
10-3 с - 1016 лет. Энергия,

выделяющиеся при β-распаде, заключена в интервале от 18,61 кэВ (для трития) до 20,4 МэВ (для тяжелого изотопа бора) .

гамма-квантов. Схемы
распада
3. Место гамма-излучения в электромагнитном

спектре

группы –рентгеновское и гамма-излучение. Рентгеновское излучение имеет место при изменениях

в состоянии внутренних и наиболее связанных электронов атома. А гамма-излучение наблюдается при изменении состояния ядра атома.

переходе из возбужденного состояния на уровень с меньшей энергией.

Спектр гамма-излучения дискретный, так как дискретны энергетические уровни ядер.
Энергия перехода складывается из энергии гамма-кванта и энергии отдачи ядра, испустившего гамма-квант.

энергии ядер до и после перехода, а Tя.о - кинетическая

энергия (энергия отдачи) конечного ядра.
Можно показать( самостоятельно !!), что гамма-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядра, т.е. Еγ=Ен–Ек.–Tя.о ≈ Ен–Ек.

испускания гамма-квантов может осуществляться как в одну, так и в

несколько стадий.

до нескольких тысяч лет. Если возбужденные ядра имеют среднее время

жизни до нескольких минут и более, то такие состояния ядра называются метастабильными (изомерными). А переход ядра из метастабильного состояния, в основное называется изомерным переходом. Ядра, отличающиеся только уровнем энергии, называются изомерами.

радиоактивными. Так, например, при распаде β--распаде Th- 234 получаются 2

изомера


которые с различными периодами полураспада (1.22 мин. и 6.7.час.соответственно) испытывают β- - распад с образованием U-234.

простирающийся от низкочастотных радиоволн с частотой колебания несколько герц до

гамма-излучения с частотой 1018 Гц и более

на два осколка сравнимой массы. Деление может быть самопроизвольным (спонтанным)

или вынужденным (вызванным взаимодействием с налетающей частицей).
Впервые деление ядер было обнаружено Э.Ферми в 1934 году при изучении искусственной радиоактивности, возникающей под действием нейтронов.

К.А. Петржаком и

Г.Н. Флеровым.
Возможность СД обусловлена тем, что удельная энергия связи Eсв/A начиная с середины периодической таблицы уменьшается с ростом массового числа A. В результате тяжелому ядру оказывается энергетически выгодно распадаться на более легкие фрагменты.

зависимости энергии связи от массового числа . При этом энерговыделение

составляет величину порядка 1 МэВ на один нуклон делящегося ядра, что превосходит энерговыделение всех других источников энергии. Например, если разделить ядро с А=240 (Есв=7,6 МэВ/нуклон) на два осколка равной массы А=120 (Есв=8,5 МэВ) выделяется энергия порядка 220 МэВ.

значительную часть энергии, выделяющейся при делении.
Нейтроны, которые вылетают

в момент деления, называются мгновенными нейтронами деления.
Около 1% нейтронов испускается не в момент деления, а спустя некоторое время. Эти нейтроны были названы запаздывающими нейтронами.

осколки деления. При их бета-распаде могут появляться нейтроноизбыточные ядра в

сильно возбужденных состояниях. Возбужденные ядра переходят в основное состояние либо путем испускания гамма-квантов, либо путем испускания нейтронов. Оба процесса происходят практически мгновенно, поэтому промежуток времени между испусканием мгновенных нейтронов и запаздывающих нейтронов практически равен периоду полураспада бете-излучающего нуклида- предшественника.