2.3-сурет
Берілген жағдайда α-бөлшектің потенциалдық тосқауылды еңсеруі туннельдік эффект арқасында іске асады. Кванттық теорияда α-бөлшектің толқындық қасиеттері ескеріледі. Сонда егер энергиясы Е α- бөлшек қайсыбір U(r)потенциалдық тосқауылға ұшып келіп соғылса, онда ол белгілі ықтималдықпен тосқауылда бар туннель арқылы өткендей болып сіңіп өте алады, яғни Е болатын аймақтан өте алады. Туннельдік эффект жайындағы көрініске негізделген α-ыдырау теориясы тәжірибе деректерімен жақсы үйлесетін нәтиже береді.
Бета–ыдырау – радиоактивті ядроның электрон (позитрон) және антинейтрино (нейтрино) шығарып, массалық саны өзгермей, ал зарядтық саныΔZ=±1 -ге өзгеріп, басқа ядроға айналуы. Осы үдерісте ядродағы нейтрондардың біреуі протонға түрленеді немесе протондардың біреуі нейтронға түрленеді.
β-ыдыраудың үш түрі болады: β- – ыдырау, β+ – ыдырау, электрондық қармау.
(2.2.9)
сызба бойынша өтеді.
Мұндағы, -электрондық символдық белгіленуі; –электрондық антинейтрино (антинейтрино электронның шығарылуымен ілесе шығарылады).
β- – ыдырауда туынды ядроның массалық саны өзгермейді, ал зарядтық саны 1-ге өседі. β- – ыдырау мысалы:.
Электрондық β--ыдырау негізіне, жоғарыда аталып өткендей, ядродағы нейтронның протонға айналуы жатады:
. (2.2.9а)
Сондықтан β- – ыдырауды атом ядросы ішінде нейтронның протонға өздігінен айналу процесі ретінде анықтауға болады.
β- – ыдырауда түзілетін туынды ядро қозған күйде бола алады. Ядро негізгі күйге ауысқанда γ–сәуле шығарылады. Сондықтан β- – ыдырау болғанда, α – ыдырау сияқты, γ–кванттар қабаттаса шығарылады.
2.4 сурет
Эксперименттік зерттеулер β--ыдырау кезінде пайда болатын электрондардың нөлден бастап ең үлкен Еmax мәніне дейінгі кең энергетикалық спектрі болатындығын көрсетті (2.4-сурет). dN шамасы энергиясы Е-ден Е+dE-ге дейінгі аралықта жататын электрон санын анықтайды.
Қисық қамтитын аудан бірлік уақытта радиоактивті заттан шығарылатын электрондардың жалпы саны. Еmax энергия аналық ядро массасы мен ыдырау өнімдері (электрон және туынды ядро) массасы мәндерінің айырымын анықтайды:
Emax=[Ma-(MT+me)]c2. (2.2.10)
Алғашында, нейтрино ашылғанға дейін, β- – ыдырау энергияның сақталу заңының бұзылуымен өтетін сияқты болған. Шынында да, егер аналық ядро туынды ядро мен электронға ыдыраған болса, онда электронның Ек энергиясы
теңдеуіне сәйкес Еmax-ден кем бола алмас еді. Энергияның ΔE=Emax-E «жоғалуын»түсіндіру үшін, энергияның сақталу заңы бұзылмас үшін, В. Паули 1923 жылыβ-- ыдырау кезінде тағы бір бөлшек (электрлік бейтарап, массасы өте кіші) шығарылады деген жорамал ұсынды. Осы бөлшек нейтрино деп аталды (Э.Ферми), 1956 жылы экспериментте табылды (Ф. Райнес, К. Коуэн).
β+ -ыдырау (позитрондық β – ыдырау)
(2.2.11)
сызба бойынша өтеді.
Мұндағы, – позитронның символдық белгіленуі (позитрон – электронға қатысты антибөлшек); – нейтрино (позитронның шығарылуымен ілесе шығарылады).
β+ – ыдырауда туынды ядроның массалық саны өзгермейді, ал зарядтық саны саны 1-ге кемиді.
β+ – ыдырау мысалы: .
β+ – ыдырау негізіне ядродағы протонның нейтронға айналуы жатады:
p→n+e++νe (2.2.12)
Нейтрино – электрлік бейтарап элементар бөлшек, спині ½ (ћ бірлігінде) және тыныштық массасы жоқ.
Нейтрино тек өзара әрекетке қатысады, сондықтан оны тікелей бақылау өте қиын.
Антинейтрино – нейтриноға қатысты антибөлшек.
Протонның массасы нейтронның массасынан кіші болғандықтан, еркін протон үшін мұндай процес энергетикалық тұрғыдан мүмкін емес. Бірақ та ядрода тұрған протон қажетті энергияны ядродағы басқа протондардан ала алады.
Электрондық қармау β – ыдыраудың үшінші түрі – электрондық қармау да ядро өз атомының электрондық қабығындағы электрондардың біреуін жұтады. Көбінесе, электрон К – қабаттан жұтылады, сондықтан электрондық кармау К – қармау деп те аталады. L – немесе M – қабаттан электрондардың жұтылуы сирек байқалады.
Электрондық қармау немесе К – қармау
(2.2.13а)
сызба бойынша өтеді.
Ядро атомның ішкі қабатынан (әдетте, К – қабаттағы екі электронның біреуін) бір электронды тосын қармап алады және электрондық нейтрино шығарады. Электрондық қармауды
p+e-→n+νe (2.2.13б)
түрінде көрсетуге де болады.
Мұның мысалы:.
Электрондық қармау нәтижесінде атомның электрондық қабатында босаған орынға жоғарғы қабаттардан электрондар ауыса алады, осының нәтижесінде рентген сәулесі шығарылады.
β – ыдырау кезінде бөлінетін энергия 0,0186МэВ-тен 16 МэВ-ке дейінгі аралықта жатады. β – активті ядролардың жартылай ыдырау периоды 10-2 с-тан4·1012 жылға дейін өзгереді.
Достарыңызбен бөлісу: |
