Основы радиохимии и радиоэкологии (стр. 10 из 63)
Согласно правилу смещения Фаянса и Соддииa-распад всегда приводит к возникновению изотопа элемента, смещенного на две клетки левее от исходного элемента в периодической системе и имеющего на четыре единицы меньшее массовое число.
Образуется Возникшее при альфа – распаде ядра находятся в возбужденном состоянии и постепенно переходят в основное состояние, испуская γ – кванты.
А ® 
В + 
α + γ + DЕ ( 4.1) 
Ро ® 
Рb + Не.Часть энергии при a-распаде может быть выделена в виде фотона:
U ® 
Th + Не + g.Как правило, испускаемый γ – квант в реакции не записывается. Энергетический баланс этой реакции можно записать в следующем виде
Еобщ = Еα + Еγ + Еотд
Схематично a-распад можно записать
или (А,Z) ® (А - 4, Z - 2) +
a.Если обозначить массу исходного (материнского) ядра
М, массу дочернего 
М и массу a-частицы ma, то энергетическое условие самопроизвольного a-распада может быть записано как: МС2> МС2 + maС2, (4. 2)Таким образом, a-распад происходит тогда, когда масса исходного ядра превышает массу конечного, более чем на массу одной a-частицы или разница в дефектах масс материнского и дочернего ядер больше дефекта массы альфа- частицы:
Δ m( A,Z)- Δ m (A-4, Z-2)> Δ m (
α) (4.3)Нетрудно подсчитать, что эти условия одновременно выполнимы для элементов периодической системы, начиная с А>120.
По современным представлениям альфа- частиц в ядре постоянно не существует, Они образуются при встрече двух протонов и двух нейтронов, т.е. при избытке протонов и нейтронов. В то же время, чтобы альфа- частица могла покинуть ядро, ей необходимо преодолеть ядерные силы, потенциальный барьер, величина которого 25 – 30 Мэв. На самом деле энергия альфа-частиц покидающих ядро лежит в пределах 4-9 Мэв. Это несоответствие объясняется квантовой механикой, согласно которой, альфа - частицам присущи волновые свойства.
Важное свойство a - распада заключается в том, что периоды полураспада исходного ядра меняются в громадных пределах, а энергия всех измеряемых частиц лежит в сравнительно узком интервале приблизительно от 4 до 9 Мэв.
Установлено также, что чем меньше период полураспада, тем больше энергия a-частиц.
Гейгер и Неттол вывели эмпирическое уравнение, описывающее с хорошей точностью большинство случаев a-распада:
lgT1/2 = A - BEa ( 4. 4)
4.2 Бета - распад
Бета распадом называется процесс самопроизвольного превращения нейтрального ядра в ядро - изобар с зарядом отличным на DZ = ±1. Скорость, испускаемых при бета-распаде b - частиц близка к скорости света.
Как и a-излучение, b- излучение отклоняется в магнитном и электрическом полях, но в противоположную сторону и на большее расстояние. Это указывает на то, что бета-излучение является потоком отрицательно заряженных частиц малой массы. По отношению e/m Резерфорд идентифицировал бета-частицы как обычные электроны.
Согласно правилу смещения Фаянса-Содди b 
- распад приводит к возникновению изотопа элемента, смещенного на одну клетку правее от исходного элемента без изменения массового числа.
Для того, чтобы отличать электроны, возникающие при ядерных превращениях, их стали называть бета-частицами. Несмотря на то, что обычно говорится об испускании электронов ядрами, атомные ядра в чистом виде не содержат электроны. Бета – частица образуется в самом акте ядерного превращения.
Известны три вида b-распада: электронныйb 
-распад, позитронный b+-распад и электронный К-захват электрона ядром с одной из ближайших к ядру оболочек.
При бета-распаде массовые числа ядер не изменяются, а изменяется лишь заряд, на единицу больше в случае b--распад и на единицу меньше в случае b+-распада и К-захвата. Согласно правилу сдвига Фаянса-Содди, для этих типов распада можно записать:
Все три вида b-распада сводятся к следующим видам взаимного превращения нуклонов в ядре.
b--распад – no ®р+ + e- +
; 
Р ® 
S + e- + 
; (b -распад);b+-распад – р ® no + е+ +
; 
С ® 
В + е+ + 
(b+-распад);К-захват – р+ + e- ® n +
; 
Cs + e-® 
Xe + ( К- захват)Таким образом, электроны и позитроны не находятся в ядре, а возникают в момент перехода одного нуклона в другой. Как видно из схем b- превращений, характерной чертой всех видов превращений является испускание нейтрино
или антинейтрино . Впервые понятие о нейтрино ввел В. Паули в 1930 году для объяснения «потерянной» части энергии при радиоактивном распаде с испусканием электрона. Суммарная энергия частиц и гамма квантов, оказывалась несколько меньшей энергии частиц, вступающих во взаимодействие. Паули предположил, что недостающая часть энергии улетает с частицей, которую он назвал «нейтрино». Нейтрино – незаряженная элементарная частица обладает массой покоя, близкой к нулю. Нейтрино обладает исключительной проникающей способностью. Его крайне трудно обнаружить, так как прохождение нейтрино через материальную среду практически не сопровождается каким-либо эффектом. Такими же свойствами обладает и антинейтрино.
Как видно из схем превращений при электронном бета-распаде один из нейтронов превращается в протон, и материнское ядро испускает электрон и антинейтрино. Схематически этот процесс представляется таким образом:
+ 
+ 
+ g