Разница между альфа- и бета-распадом

β — распад

Диаграмма Фейнмана старшего порядка дляβ- распад нейтрона на протон , электрон и электронный антинейтрино через промежуточныйW-бозон . Диаграммы более высокого порядка см.

В β- распада слабое взаимодействие превращает атомное ядро в ядро ​​с атомным номером, увеличенным на единицу, при этом испуская электрон (е-) и электронного (ν_е). β- распад обычно происходит в нейтронно-избыточных ядрах. Общее уравнение:

А _ЯИкс → А _{Я +1}ИКС’ + е- + ν_е

где A и Z — массовое число и атомный номер распадающегося ядра, а X и X ′ — начальный и конечный элементы соответственно.

Другой пример — когда свободный нейтрон (1 п) распадается на β- распадаться на протон (п):

п → п + е- + ν_е.

На фундаментальном уровне (как показано на диаграмме Фейнмана справа) это вызвано преобразованием отрицательно заряженных (-13 д ) вниз кварк к положительно заряженному (+23 д) вверх кварк излучением W-бозон ; тоW- впоследствии бозон распадается на электрон и электронное антинейтрино:

d → ты + е- + ν_е.

Бета-спектр излучения

Бета-спектр 210 Bi. E _max = Q = 1,16 МэВ — максимальная энергия

Бета-распад можно рассматривать как возмущение, как описано в квантовой механике, и, таким образом , можно применить золотое правило Ферми . Это приводит к выражению для спектра кинетической энергии N ( T ) испускаемых бета-сигналов следующим образом:

N(Т)знак равноCL(Т)F(Z,Т)пE(Q-Т)2{\ Displaystyle N (T) = C_ {L} (T) F (Z, T) pE (QT) ^ {2}}

где T — кинетическая энергия, C _L — функция формы, которая зависит от запрета распада (она постоянна для разрешенных распадов), F ( Z , T ) — функция Ферми (см. ниже), где Z — заряд ядра в конечном состоянии, E = T + mc 2 — полная энергия, p = √ ( E / c ) 2 — ( mc ) 2 — импульс, а Q — величина Q распада. Кинетическая энергия испускаемого нейтрино приблизительно равна Q минус кинетическая энергия бета.

В качестве примера справа показан спектр бета-распада 210 Bi (первоначально называвшегося RaE).

Функция Ферми

Функция Ферми, которая появляется в формуле бета-спектра, учитывает кулоновское притяжение / отталкивание между испускаемым бета и ядром в конечном состоянии. Аппроксимируя связанные волновые функции сферически-симметричными, можно аналитически вычислить функцию Ферми:

F(Z,Т)знак равно2(1+S)Γ(1+2S)2(2пρ)2S-2еπη|Γ(S+яη)|2,{\ Displaystyle F (Z, T) = {\ frac {2 (1 + S)} {\ Gamma (1 + 2S) ^ {2}}} (2p \ rho) ^ {2S-2} e ^ {\ pi \ eta} | \ Gamma (S + i \ eta) | ^ {2},}

где p — конечный импульс, Γ — гамма-функция , и (если α — постоянная тонкой структуры, а r _N — радиус ядра в конечном состоянии) S = √ 1 — α 2 Z 2 , η = ± Ze 2 c ⁄ ℏ p ( + для электронов, — для позитронов) и ρ = r _N ⁄ ℏ .

Для нерелятивистских бета-версий ( Q ≪ m _e c 2 ) это выражение можно аппроксимировать следующим образом:

F(Z,Т)≈2πη1-е-2πη.{\ Displaystyle F (Z, T) \ приблизительно {\ frac {2 \ pi \ eta} {1-e ^ {- 2 \ pi \ eta}}}.}

Другие приближения можно найти в литературе.

Куриный сюжет

Kurie участок (известный также как сюжет Ферми-Kurie ) представляет собой график , используемый при изучении бета — распада , разработанной Франца ND Kurie , в котором квадратный корень из числа бета — частиц, импульсы (или энергии) лежат в пределах определенного узкого диапазона , разделенная на функцию Ферми, показана в зависимости от энергии бета-частицы. Это прямая линия для разрешенных переходов и некоторых запрещенных переходов в соответствии с теорией бета-распада Ферми. Пересечение оси энергии (ось x) графика Кури соответствует максимальной энергии, сообщаемой электрону / позитрону (  значение Q распада ). С помощью графика Кури можно найти предел эффективной массы нейтрино.

Термины

• Превращение – трансформация одного элемента в другой.
• Позитрон – аналог антивещества электрона с такой же массой, но положительным зарядом.
• Бета-распад – реакция с формированием бета-частицы.

Бета-распад – разновидность радиоактивного распада, где из атомного ядра высвобождаются бета-частички. Благодаря этому процессу атом способен добыть оптимальное соотношение протонов и нейтронов.

Бета-распад в атомном ядре свободного нейтрона

Бета-распад делится на две разновидности. Бета-минус вызывает эмиссию электронов (e-), а бета-плюс – эмиссию позитронов (e+). В первом формируется электронный антинейтрино, а во втором – электронный нейтрино.

Высвобожденные бета-частички обладают непрерывным кинетически энергетическим спектром от 0 к максимально доступной энергии, основываясь на родительском и дочернем ядерных состояниях. Лишенные прерывания энергетические спектры создаются из-за того, что Q разделяется между бета-частичкой и нейтрино. Типичный показатель – 1 МэВ, но может быть и несколько кэВ или десятки МэВ. Остаточная масса электрона – 511 кэВ, поэтому наиболее энергичные бета-частицы – ультрарелятивистские, чья скорость приближена к световой.

Протоны и нейтроны выступают элементами ядра, поэтому бета-распад вызывает превращение химических элементов в другие. К примеру:

₁₃₇Cs → ₁₃₇Ba + e-

₁₁Na → ₁₀Ne + e+

Бета-распад не влияет на количество нуклонов, только на заряд. Стабильное ядро способно подвергаться и другим разновидностям распада. В обычной среде изотопы – бета-стабильны, но есть исключения, чьи периоды настолько огромные, что им не хватило времени на распад с момента нуклеосинтеза. Можно вспомнить нейтрон-нуклид 40К, проходящий сквозь оба типа с длительностью в 1.277 х 109 лет.

Ядро	Ядерный размер и плотность Ядерная стабильность Энергетические и ядерные силы
Радиоактивность	Природная радиоактивность Детектор излучения Ряды радиоактивного распада Альфа-распад Бета-распад Гамма-распад Углерод-14 Расчеты с периодами полураспада
Законы квантового туннелирования и сохранения	Квантовое туннелирование Сохранение нуклеонового числа и других законов
Применение ядерной физики	Медицинская визуализация и диагностика Дозиметрия Биологические эффекты радиации Терапевтическое использование радиации Радиация от еды Меченый атом Термоядерная реакция Ядерное деление в реакторах Эмиссионная томография Ядерное оружие Компьютерная томография и МРТ

[править] Опасность бета-излучения

Опасность бета-излучения зависит от энергии бета-частиц, зависящей от распадающегося изотопа; эта энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (рений-187) до десятков МэВ (для неустойчивых ядер, далёких от линии бета-стабильности).

Бета-частицы (электроны) при вылете из ядра имеют скорость близкой к световой. Они способны ионизировать ткани, вызывать повреждения макромолекул. Воздействие бета-излучения (в зависимости от мощности дозы и времени) может приводить к лучевой болезни, злокачественным опухолям и мутациям в генетическом аппарате. Бета-частицы с энергией до 1 МэВ полностью задерживаются листом алюминия в пару миллиметров или другого металла, несколькими метрами воздуха.

Следует отметить, что бета-распад часто сопровождается гамма-излучением, которое имеет значительно большую проникающую способность.

[править] Двойной бета-распад

Существует также двойной бета-распад, при котором заряд ядра меняется не на одну, а на две единицы. Для того, чтобы наблюдался процесс двойного бета-распада, нужно, чтобы масса материнского ядра была больше массы ядра, образующегося в результате распада:

\mathrm{{}^{100}_{42}Mo}\rightarrow\mathrm{{}^{100}_{44}Ru} + 2e^- + 2\overline{\nu}_e (8,55·1018 лет)

Двойной бета распад — очень редкое событие. Он может наблюдаться лишь у тех ядер, которые не могут распасться путем двух последовательных бета-распадов из-за закона сохранения энергии и/или закона сохранения момента импульса. У всех известных изотопов, испытывающих его, период полураспада превышает 7·1018 лет, а изотоп теллур-128 имеет период полураспада 2,2·1024 лет (в 1,6·1014 раз превосходит возраст Вселенной).

Большинство наблюдений двойного бета-распада относятся к типу с повышением заряда ядра (β-β-). Для криптона-78, ксенона-124, бария-130 обнаружен двойной электронный захват, для первых 2-х изотопов — методом прямого наблюдения за образцом изотопа, для последнего — геохимическим методом, по накоплению продукта распада в кристаллической решётке древнего минерала, содержащего барий (период полураспада (2,2±0,5)·1021 лет).

Двойной β-распад может происходить не только на основное, но и в метастабильные состояния дочернего ядра. В этом случае он сопровождается излучением нескольких гамма-квантов и/или конверсионных электронов.

Безнейтринный двойной бета-распад

Фейнмановская диаграмма безнейтринного распада

Если нейтрино является майорановской частицей (то есть равно своей античастице), то возможен безнейтринный двойной бета-распад. В этом случае происходит процесс несохранения лептонного числа (ΔL = ±2), запрещённый Стандартной моделью. Несмотря на многочисленные исследования, безнейтринный распад никогда не наблюдался. Если подобный процесс имеет место в природе, то период полураспада по этому каналу может превышать 1025 лет.

β + распад

Диаграмма Фейнмана старшего порядка дляβ+ распад протона на нейтрон , позитрон и электронное нейтрино через промежуточныйW+ бозон

В β+ распад или испускание позитрона, слабое взаимодействие превращает атомное ядро ​​в ядро ​​с атомным номером, уменьшенным на единицу, при испускании позитрона (е+) и электронное нейтрино (ν_е). β+ распад обычно происходит в ядрах, богатых протонами. Общее уравнение:

А _ЯИкс → A _{Z −1}ИКС’ + е+ + ν_е

Это можно рассматривать как распад протона внутри ядра на нейтрон:

р → п + е+ + ν_е

Тем не мение, β+ распад не может происходить в изолированном протоне, потому что он требует энергии из-за того, что масса нейтрона больше массы протона.β+ распад может происходить внутри ядер только тогда, когда дочернее ядро ​​имеет большую энергию связи (и, следовательно, более низкую общую энергию), чем материнское ядро. Разница между этими энергиями переходит в реакцию превращения протона в нейтрон, позитрон и нейтрино и в кинетическую энергию этих частиц. Этот процесс противоположен отрицательному бета-распаду, поскольку слабое взаимодействие превращает протон в нейтрон, превращая верхний кварк в нижний кварк, что приводит к испусканиюW+ или поглощение W-. КогдаW+бозон испускается, он распадается на позитрон и электронное нейтрино :

ты → d + е+ + ν_е.

Природа альфа-лучей

А общее между ними заключается в том, что гамма-, бета- и альфа-излучения имеют похожую природу. Самыми первыми были открыты альфа-лучи. Они образовывались при распаде тяжелых металлов – урана, тория, радона. Уже после того как произошло открытие альфа-лучей, была выяснена их природа. Они оказались летящими с огромной скоростью ядрами гелия. Иными словами, это тяжелые «наборы» из 2 протонов и 2 нейтронов, имеющие положительный заряд. В воздухе альфа-лучи проходят совсем небольшое расстояние – не более нескольких сантиметров. Бумага или, к примеру, эпидермис полностью останавливают это излучение.

Альфа излучение

• излучаются: два протона и два нейтрона
• проникающая способность: низкая
• облучение от источника: до 10 см
• скорость излучения: 20 000 км/с
• ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Физика атома и ядра (курс лекций)

13 Бета-распад

Самопроизвольный процесс распада нестабильного ядра _ZXA, в котором исходное ядро превращается в ядро — изобар _Z±1YA с испусканием электрона или позитрона, называется бета-распадом. Зарядовое число дочернего ядра отличается от заряда материнского ядра на единицу, а массовое число остается неизменным. Если бета-распад излучает электроны, то он называется электронным. Тогда схема распада имеет вид

ZAA→-1e+Z+1YA+\( \overline{\nu} \).

(1)

Схема позитронного распада аналогична, но вместо символа электрона содержит символ позитрона:

ZAA→1e+Z-1YA+v.

(2)

В формулах отражен также тот факт, что бета-излучение сопровождается другим излучением, содержащее либо антинейтрино \( \overline{\nu} \), либо нейтрино v. Заметим, что формулы (1) и (2) и также формула (1) из раздела 12 называются правилами смещения по той причине, что символы дочерних ядер смещаются на другие клетки таблицы Менделеева.

Бета-распад является внутри нуклонным процессом, поскольку в процессе происходит превращение одного сорта нуклона в другой сорт. Этим отличается бета-распад от альфа-распада, где одно ядро непосредственно превращается в другое ядро. Следовательно, альфа-распад является внутри ядерным процессом. А схемы (1) и (2) бета-распада можно записать в виде ядерных реакций нейтрона в протон, или наоборот:

n1→1p1+-1n+\( \tilde{\nu} \),	(1a)
1p1→n1+1e+v.	(2a)

Таким образом, нестабильное ядро с избытком нейтрона (или протона) приближается к своей стабильной изобаре, испуская при этом электрон (или позитрон).

Энергия нуклона в результате ядерной реакции распределяется между тремя новыми частицами, при том энергия нейтрино (или антинейтрино) не дискретно, может принимать любое значение. Поэтому электрон (или позитрон) может излучаться с любым значением энергии, следовательно, спектр бета-распада должен быть непрерывным.

Примером β— распада может служить распад радиоизотопа калия ₁₉K40:

\( _{19}K^{20} \rightarrow _{-1}e^0+_{20}Ca^{40}+_0\tilde{\nu}_e^0 \).

(3)

Приведем пример β+ — распада

\( _{8}K^{15} \rightarrow _{1}e^0+_{7}N^{15}+_0{\nu}_e^0 \).

(4)

В формулах (4) и (3) указано, что нейтрино (или антинейтрино) имеет массовое и зарядовое числа, равные нулю. Оно сопутствует электронному (или антиэлектронному) излучению. Обычно такие атрибуты символов элементарных частиц не указывают. Позитронный распад был впервые обнаружен в 1934 в радиоактивном распаде изотопа фосфора:

\( _{15}P^{30} \rightarrow _{14}Si^{30}+_{1}e^{0}+_0{\nu}_e^0 \).

(5)

Нейтрино было предсказано Паули в связи с решением проблемы о законе сохранения энергии в бета-распадах. Оказалось, экспериментально трудно обнаружить эту частицу, но через долгие годы экспериментаторы все-таки обнаружили. Исходя из закона сохранения, нетрудно выразить энергетические эффекты этих процессов:

\( Q=(m_X-m_Y)c^2=K_Y+K_{-e}+K_{\tilde{\nu}} \), (β— — распад)	(6)
Q≡(mX—mY)c2=KY+K+e+Kv, (β+ — распад).	(7)

α-радиоактивные ядра[править | править код]

Альфа-распад обнаружен у более чем 200 изотопов различных элементов, в основной своей массе расположенных в конце периодической системы, в областях за свинцом, которым и завершается заполнение протонной ядерной оболочки с Z=82. Также имеется чуть более 20 α-радиоактивных изотопов редкоземельных элементов. В этой области α-распад наиболее присущ ядрам с N=84, которые при испускании α-частиц испытывают превращение в ядра с заполненной оболочкой (N=82). Время жизни α-радиоактивных ядер колеблется от 10-12 сек, до (2-5)×1017 лет (природные изотопы 142Ce, 144Nd, 174Hf, 209Bi). Энергия наблюдаемого α-распада находится в пределах 4-9 МэВ (за исключением длиннопробежных α-частиц) для все тяжёлых ядер элементов, и 2-4,5 МэВ для изотопов редкоземельных (лантаноидов) элементов).

Радиоактивные превращения. Альфа- и бета-распад

Подробности

Просмотров: 548

Э. Резенфорд вместе с с английским радиохимиком Ф. Содди доказал, что радиоактивность сопровождается самопроизвольным превращением одного химического элемента в другой.
Причем в результате радиоактивного излучения изменения претерпевают ядра атомов химических элементов.

ОБОЗНАЧЕНИЕ ЯДРА АТОМА

ИЗОТОПЫ

Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы «изотопами» («занимающими одно место в
табл. Менделеева») . Ядра атомов изотопов одного и того же химического элемента различаются числом нейтронов.

В настоящее время установлено, что все химические элементы имеют изотопы.
В природе все без исключения химические элементы состоят из смеси нескольких изотопов, поэтому в таблице Менделеева атомные массы выражены дробными числами.
Изотопы даже нерадиоактивных элементов могут быть радиоактивны.

АЛЬФА — РАСПАД

-альфа-частица (ядро атома гелия)
— характерен для радиоактивных элементов порядковым номером больше 83
.- обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа.
— часто сопровождается гамма-излучением.

Реакция альфа-распада:

При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки ближе к её началу, чем исходный.

Физический смысл реакции:
в результате вылета альфа-частицы заряд ядра уменьшается на 2 элементарных заряда и образуется новый химический элемент.

Правило смещения:

При бета-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Менделеева в следующей клетке за исходным (на одну клетку ближе к концу таблицы).

БЕТА — РАСПАД

— бета-частица (электрон).
— часто сопровождается гамма-излучением.
— может сопровождаться образованием антинейтрино ( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью).
— обяэательно должен выполняться закон сохранения массового и зарядового числа.

Реакция бета-распада:

Физический смысл реакции:
нейтрон в ядре атома может превращаться в протон, электрон и антинейтрино, в результате ядро излучает электрон.

Правило смещения:

ДЛЯ ТЕХ, КТО ЕЩЁ НЕ УСТАЛ

Предлагаю написать реакции распада и сдать работу.( составьте цепочку превращений)

1. Ядро какого химического элемента является продуктом одного альфа-распада и двух бета-распадов ядра данного элемента ?

2.Ядро изотопа висмута получилось из другого ядра после одного альфа-распада и одного бета-распада.

Что это за ядро?

Следующая страница «Состав атомного ядра. Ядерные силы»

Назад в раздел «9 класс»

Строение атома — Класс!ная физика

Радиоактивность —
Радиоактивные превращения —
Состав атомного ядра. Ядерные силы —
Энергия связи. Дефект масс —
Деление ядер урана —
Ядерная цепная реакция —
Ядерный реактор —
Термоядерная реакция

Альфа-распад

α-распад — испускание ядром альфа-частицы. Что это такое? Все просто — так называют ядро атома гелия, то есть частицу из двух протонов и двух нейтронов.

• У нас был элемент X с массовым числом A и с зарядовым числом Z
• Атом испускает альфа-частицу с массовым числом=4 и зарядовым числом=2
• Мы получаем новый элемент с массовым числом=A-4 и зарядовым числом=Z-2

В α-распаде заряд уменьшается на 2, а масса уменьшается на 4.

Самостоятельно подготовиться к ОГЭ непросто. На то, чтобы разобраться со всеми темами, понадобится много времени. Но и это не решит проблему! Например, если вы запомнили какое-то решение из интернета, а оно оказалось неправильным, можно на пустом месте потерять баллы

Если хотите научиться решать все задания ОГЭ по физике, обратите внимание на онлайн-курсы MAXIMUM! Наши специалисты уже проанализировали сотни вариантов ОГЭ и подготовили для вас вас максимально полезные занятия.Приходите к нам на пробный урок! Вы узнаете всю структуру ОГЭ-2021, разберете сложные задания из первой части, получите полезные рекомендации и узнаете, как устроена подготовка к экзаменам в MAXIMUM. Все это абсолютно бесплатно!

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Виды радиации

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.

Физика атома и ядра (курс лекций)

12 Альфа-распад

Явление α — распада состоит в том, что тяжелые ядра самопроизвольно испускают α — частицы. Происходит самопроизвольное деление атомного ядра на α — частицу (ядро атома гелия ₂He4) и ядро-продукт. При этом массовое число нового ядра уменьшается на четыре единицы, а его зарядовое число ( атомный номер) — на две:

Частота характеризует скорость повторяемости колебательного движения. Частоту измеряют количеством полных колебаний за единицу времени

ZXA→2He4+Z-2YA-4.

(1)

Исходное ядро _ZXA называется материнским, а ядро-продукт _Z-2YA-4 — дочерним. Известны следующие характерные эмпирические особенности α — распада:

• Альфа-распад идет только для тяжелых ядер при значениях зарядового числа Z≥82

• Периоды полураспада α радиоактивных ядер варьируются в широчайших пределах от 1,4·1017 до 10-6 с.

• Альфа-частицы, вылетающие из ядер определенного сорта, имеют, как правило, одну и ту же определенную энергию, но для разных ядер эти энергии варьируются в диапазоне от 3,99 МэВ до 8,78 МэВ.

Закон сохранения массы-энергии для α — распада имеет вид

mXc2=mYc2+mαc2+KY+Kα,

(2)

где K_Y,K_α — соответственно кинетические энергии дочернего ядра и частицы. Материнское ядро считается неподвижным, поэтому K_X=0. Энергетический эффект α — распада — разность энергий материнского ядра и продуктов распада равен сумме кинетических энергий этих новых частиц:

Q=[mX-(mY—mя)]c2=KY+Kα.

(3)

Энергетический эффект α — распада можно определить соотношением

Q=Eсв(A-4,Z-2)-Eсв(Z,A)-Eсв(α).

(4)

Примером α — радиоактивного изотопа может служить первый из открытых радиоактивных изотопов — изотоп урана ₉₂U238. Схема его распада имеет вид

92U238→2He4+9Th234.

(5)

Кинетическая энергия частицы равна 4,18 МэВ, а кинетическая энергия изотопа тория равна 0,07 МэВ.

В большинстве случаев испускается несколько групп частиц близкой, но различной энергии. Этим обусловлена тонкая структура α — спектра. Причина заключается в том, что дочернее ядро может возникать не только в нормальном, состоянии, но и в возбужденных состояниях. В возбужденном состоянии ядро находится в среднем порядка 10-8÷10-16 с. Затем переходит либо в основном состоянии, либо в менее возбужденном состоянии, но, в конечном счете, все же окажется в основное состояние. Когда ядро переходит в менее возбужденное состояние, оно излучает фотоны высокой энергии, которые обычно называют γ — фотонами. Таким образом, альфа-распад сопровождается γ — излучением. Однако ядро может передать избыток энергии непосредственно одному из электронов атомной оболочки, в результате чего этот электрон покидает атом. Это явление называется электронной конверсией. Следствием электронной конверсии будет рентгеновское излучение, когда вакантное энергетическое состояние переходит электрон внешней оболочки атома, при котором происходит излучение фотонов.

Характерной особенностью распада является сильная зависимость периода полураспада от энергии вылетающей α — частицы K_α. Эта зависимость выражается законом Гейгера — Наталла

lnT1/2=ClnKα+B.

(6)

Этот закон теоретически был объяснен квантовомеханическим туннельным эффектом.