Лекции по ядерной физике - Радиоактивный распад

Радиоактивный распад

Определение. Радиоактивный распад – спонтанное изменение состава (заряда, массового числа) нестабильных атомных ядер путем испускания элементарных частиц, гелия или ядерных фрагментов.

1. α – распад.
   Суть явления: из ядра вылетает α-частица, т.е. полностью ионизованное ядро гелия: ^{4}_{2}He . При этом массовое число уменьшается на 4, а заряд на 2.
   ^{A}_{Z}X\rightarrow\,^{A-4}_{Z-2}Y+^{4}_{2}He

2. β^{-} – распад.
   
   Суть явления: из ядра вылетает электрон. В результате массовое число не меняется, а заряд увеличивается на 1.
   ^{A}_{Z}X\rightarrow\,^{A}_{Z+1}Y+e^{-}

   Откуда электрон в ядре? Из-за распада нейтрона:

   n^{0}\rightarrow\,p^{+}+e^{-}+\tilde{v\,_{e}}

   где \tilde{v\,_{e}} – электронное антинейтрино.

   
   Замечание: при β^{+} - распаде из ядра вылетает позитрон e^{+} , а заряд ядра уменьшается на 1.

3. γ – распад.
   
   Суть явления: Из ядра вылетает γ-квант. Ни массовое число, ни заряд ядра не изменяются.

Закон радиоактивного распада

Определение. Период полураспада – это время, в течение которого распадается примерно половина изначально большого числа ядер радиоактивного элемента.

Пусть N_{0} – начальное число нераспавшихся ядер;

N– конечное число нераспавшихся ядер.

Тогда

где n – число периодов полураспада

где t– время; T_{1/2}–период полураспада;

Тогда

Прологарифмируем обе части уравнения:

Число нераспавшихся ядер уменьшается по экспоненте.