Альфа-распад. Альфа-распадом называется процесс самопроизвольного испускания ядром α-частиц, которые по своей природе являются ядрами атомов гелия

Альфа-распадом называется процесс самопроизвольного испускания ядром α -частиц, которые по своей природе являются ядрами атомов гелия . Схематически α -распад можно изобразить следующим образом:

(14.6)

где распадающееся ядро называется материнским ядром, образующееся – дочерним. Дочернее ядро также может оказаться нестабильным и в свою очередь подвергнуться радиоактивного распада. Таким образом, формируются цепочки радиоактивного распада. Конечным продуктом такой цепочки обязательно должен являться стабильный изотоп какого либо ядра.

Спонтанному α -распаду подвержены только тяжелые ядра с Z > 83 и небольшая группа редкоземельных ядер в области А = 140 ÷ 160. В качестве примера можно привести распад изотопа урана, протекающий с образованием тория:

(14.7)

Необходимым условием осуществления α -распада является следующее: масса материнского ядра должна быть больше суммы масс α -частицы и дочернего ядра. При этом выделяется энергия W, равная:

(14.8)

Эта энергия распределяется между α -частицей и дочерним ядром. α -частица возникает в ядре в момент распада ядра, так же как фотон возникает в момент излучения атома. Покидая ядро, α -частице приходится преодолевать потенциальный барьер, обусловленный ядерными силами. Величина этого барьера может составлять величину до 30 МэВ (рис. 14.3). За пределами ядра (r > R₀) высоты барьера быстро уменьшается вследствие кулоновского отталкивания материнского и дочернего ядер.

Экспериментально показано, что α -частицы, вылетающие из ядра, обладают кинетической энергией порядка 4 ÷ 9 МэВ (частица, имеющая такую энергию, двигается с очень высокой скоростью ~ 10⁹ см/с).

Рис. 14.3. Преодоление потенциального барьера α -частицей при α -распаде

Тем не менее, такой энергии недостаточно, чтобы в «классическом смысле» преодолеть барьер. α -распад возможен вследствие существования туннельного эффекта (см. раздел 6), имеющего чисто квантовую природу.

В зависимости от энергетического баланса распада дочернее ядро может образоваться в одном из возбужденных состояний (см. раздел 13, оболочечная модель). В этом случае спустя время порядка 10^–8 ÷ 10^–15 с ядро перейдет в более низкое состояние, испуская квант электромагнитного излучения большой энергии (γ -квант).