Известны такие радиоактивные процессы, как испускание ядрами так называемых запаздывающих альфа-частиц, протонов и нейтронов. Однако все эти процессы не являются элементарными актами радиоактивного распада: происходят они в два приема, и наблюдаемая их длительность связана с малой скоростью первого этапа – бета-распада, а не с задержкой последующей эмиссии самих альфа-частиц или нуклонов, происходящей столь же быстро, как и распад компаунд-ядер.
Среди подобных двухступенчатых процессов наиболее широко исследовалось испускание запаздывающих протонов.
Возьмём для примера распад, в ходе которого ядро кальция-37 превращается в ядро аргона-36 с испусканием протона. Испусканию протона предшествует бета-плюс-распад: выбрасывая позитрон и нейтрино, ядро кальция-37 превращается в ядро калия-37, находящееся в момент возникновения в возбужденном состоянии, а уже оно испускает протон, превращаясь в ядро аргона-36.
При бета-плюс-распаде многих излучателей запаздывающих протонов с наибольшей вероятностью должно образовываться такое возбужденное состояние дочернего ядра, которое характеризуется в точности тем же ядерным взаимодействием между нейтронами и протонами, что и в исходном, материнском ядре.
Читать дальше…
Три варианта бета-распада. Обнаружено спонтанное деление ядер, тем временем поиски новых элементов продолжаются. Аномально быстрое спонтанное деление ядер-изомеров ждет количественного объяснения.
Приняв строгое определение, мы можем теперь перечислить виды радиоактивности. Прежде всего это альфа-распад, известный ещё с первых лет изучения радиоактивности. далее надо назвать бета-распад, точнее, три его разновидности, отвечающие разным вариантам взаимного превращения протонов и нейтронов внутри ядра:
Первый из перечисленных вариантов именуются бета-минус-распадом (подобно испусканию альфа-частиц он был известен ещё Резерфорду, как уже говорилось ранее), второй – бета-плюс-распадом (его открыли Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1934 году), третий – электронным захватом (его обнаружил Луис Альварец в 1938 году).
В 1940 году Г.Н. Флеров и К.А. Петржак открыли третий основной вид радиоактивности – спонтанное деление ядер. Этот вид радиоактивного распада привлекает к себе в последнее время самое пристальное внимание, особенно по той причине, что он накладывает важные ограничения на возможность существования заурановых элементов.
Читать дальше…
Открытие Резерфорда – альфа, бета и гамма-лучи. Гамма-излучение не меняет состава ядра и поэтому не попадает под определение радиоактивности. Двустадийность – основное понятие боровской теории ядерных реакций. Компаунд-ядра и критерий времени в определении радиоактивности.
Начнём, пожалуй, с определения. Будем называть радиоактивностью самопроизвольные превращения изотопов химических элементов, обусловленные распадом их атомных ядер.
Скажем, если ядро испускает протон, то и масса и заряд ядра уменьшатся на единицу – элемент сместится на одну клетку влево в таблице Менделеева. Испускание нейтрона не влечет такого смещения (вот почему при определении радиоактивности нужно сказать о превращениях именно изотопов, а не обязательно элементов). При вылете из ядра альфа-частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, массовое число уменьшается на четыре, а заряд на два. Есть среди радиоактивных превращений и такие, которые сопровождаются лишь изменением заряда: например, нейтрон может превратиться в протон, испустив электрон и антинейтрино.
В последних двух примерах нетрудно узнать «старейшие» виды радиоактивности. В 1989 году Эрнест Резерфорд доказал, что радиоактивное излучение урана неоднородно по составу, и выделил в нем альфа- и бета-лучи, представляющие собой, как мы знаем сегодня потоки альфа-частиц и электронов.
Известен и третий вид радиоактивного излучения – гамма-лучи. Однако сам по себе процесс гамма-излучения вряд ли имеет смысл считать видом радиоактивности – ведь испускание гамма-лучей влечет за собой изменение лишь энергетического состава ядра, но не его состава.
Скажем попутно ещё об одном ограничении, которое необходимо иметь ввиду при описании типов радиоактивности. ради ясности начнем с примера.
Возьмём два тяжелых изотопа водорода – дейтерий и тритий. Взаимодействуя друг с другом, ядра дейтерия и трития могут превратиться в альфа-частицу. такое превращение происходит в два этапа: сначала ядра дейтерия и трития сливаются в ядро изотопа гелия с массовым числом 5, а затем образовавшееся ядро распадается на альфа-частицу и нейтрон.
Читать дальше…