Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
8°. Для разрешенных (3-переходов в предположении, что нейтрино и антинейтрино имеют нулевую массу,
N(T) = NKBjT(T+2mcz) (Т + mc2)(T - E0)2F(Z, Т).
Здесь В — коэффициент, зависящий от свойств рассматриваемого (3-радиоактивного вещества, Nh —
общее число атомных ядер в препарате, m и тс2 — масса и энергия покоя электрона, a F(Z, Т) — функция, учитывающая влияние кулоновского поля атома.
Р--распад
Рис. VII.2.2
VII.2.3. БЕТА-РАСПАД
883
Для суждения о принадлежности экспериментально найденного (3-спектра N3kcb(T) к разрешенным или неразрешенным строят график функции
/ ч 1/2
( NT
^ эксп ¦*
I jT(T + 2mc2)(T + mcz)F(Z, Т) ,
называемый графиком Кюри (графиком Ферми).
Для разрешенных (3-спектров зависимость K(T) имеет вид прямой, пересекающей ось абсцисс (энергии Т) при T = E0. Отклонение графика функции K(T) от этой прямой свидетельствует о том, что данный (3-переход принадлежит к числу запрещенных. Бета-спектры запрещенных переходов могут сильно отличаться от спектров разрешенных переходов.
В случае сложного (3-распада наблюдаемый энергетический спектр N3kcu(T) является результатом наложения нескольких энергетических спектров, каждый из которых соответствует своему значению граничной энергии E0, зависящей от того, в каком энергетическом состоянии образуется дочернее ядро.
9°. Постоянная (3-распада равна
о
Для разрешенных (3-переходов постоянная X и период Т1/2 полураспада равны:
X = Bf(Z, En) и Т. .о = ——— , v 07 1^2 Bf(Z, E0)
где
E0
f(Z, E0) = J jT(T + 2mc2) (Т + mc2)(T - E0)2F(Z, T)dT о
— функция Z и E0.
Величину Т1/2 прив = T1/2 f(Z, E0) называет приведенным периодом полураспада.
10°. Классификация типов (3-переходов в зависимости от значения Т1/2 прив приведена в табл. VII.4.
884
VII.2. РАДИОАКТИВНОСТЬ
Таблица VII.4
Бета-переход ^ ^1/2 прив
Сверхразрешенный 3,5 ± 0,2
Затрудненный разрешенный 5,7 ± 1,1
Запрещенные переходы:
первого запрета 7,5 ± 1,5
второго запрета 12,1 ± 1,0
третьего запрета 18,2 ± 0,6
К числу сверхразрешенных (3-переходов принадлежат
З 6 11 23
(3- -распады нейтрона, jH , 2Не ; (3+-распады 6С , 12Mg
и др.
4. ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ
ч
1°. При радиационном переходе атомного ядра из возбужденного СОСТОЯНИЯ Tl с энергией En в основное или менее возбужденное состояние / с энергией E^ испускается один у-фотон. Согласно закону сохранения энергии (с точностью до энергии отдачи ядра) энергия фотона hv = En — Ef, где v — частота у-излучения. В связи с дискретностью энергетических уровней ядра у-излучение имеет линейчатый спектр энергии и частот.
Приу-излучении выполняются также законы сохранения импульса и момента импульса. Согласно первому закону ядро, излучая у-фотон с импульсом р = — ,
' с
приобретает импульс отдачи, равный -ру, и кинетиче-
(? — E
скую энергию отдачи T = —п - 1 , где E0 — энергия
ZE0
покоя ядра.
2°. В соответствии с законом сохранения момента импульса у-фотон обладает моментом импульса (спином)
Ly = ~
где Jn и Jf — значения спина ядра в начальном и конечном состояниях. Так как ILyI - hjL(L + 1) и IJfI = = hJJ(J + 1), то
|Jn Jf\< L<-(Jn+Jf).
VII.2 4 ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ
885
Фотоны — это бозоны с единичным спином, так что ^L = 1, 2, ... . Соответственно запрещен радиационный О—0-переход ядра (Jn = Jf = 0). Величину 2L называют мультипольностью у-излучения: L = 1 — дипольное излучение, L = 2 — квадрупольное излучение, L = 3 — октупольное излучение и т. д. Вероятность у-излучения ядер быстро уменьшается с ростом его мультипольности. Как правило, осуществляется у-излучение низкой мультипольности (L ¦" 3): электрическое дипольное излучение, обозначаемое El, электрическое квадрупольное излучение Е2 и магнитное дипольное излучение Ml.
3°. Наряду с радиационным переходом ядра, при котором излучается гамма-квант, существует конкурирующий с ним безызлучательный процесс, называемый внутренней конверсией. В этом процессе энергия, освобождающаяся при ядерном переходе, передается без посредства гамма-кванта одному из атомных электронов, вызывая ионизацию атома. Внутреннюю конверсию формально, для облегчения расчетов, считают идущей в две стадии: на первой стадии ядро как бы излучает гамма-квант, который на второй стадии поглощается электроном и передает ему свою энергию (конвертирует).
4°. Отношение вероятности вылета if-электрона из атома при внутренней конверсии к вероятности испускания гамма-кванта за этот же промежуток времени называют парциальным коэффициентом конверсии на jfiT-слое атома. Аналогично вводят парциальные коэффициенты для внутренней конверсии с L-, M-, ... слоев атома:
Сумму парциальных коэффициентов называют полным коэффициентом внутренней конверсии'.
К
W= Т = wK + wL + wM + ... ,
Y
где Xe — вероятность испускания конвертированных электронов из всех оболочек атома. Величина Xe растет с уменьшением энергии возбуждения ядра и с увеличением мультипольности гамма-излучения.
886
VII.2. РАДИОАКТИВНОСТЬ
5°. Когда энергия, освобождающаяся при ядерном переходе, превышает удвоенную энергию покоя электрона, равную 1,02 МэВ, становится возможной внутренняя конверсия с образованием пары электрон—позитрон. Соответствующий коэффициент конверсии возрастает с увеличением энергии ядерного перехода и уменьшением мультипольности у-излучения.
