I. Основные теоретические сведения

a-Распад характерен для тяжелых нуклидов, у которых массовое число A > 209. Так как при α -распаде высвобождается внутренняя энергия, то энергетическая возможность a-распада обеспечивается в том случае, когда масса исходного ядра больше суммы масс ядер продуктов распада:

,

(I.1)

или, если использовать массы нейтральных атомов, как это обычно делается в ядерной физике,

.

(I.2)

Уменьшение массы, выраженное в энергетических единицах, дает энергию, высвобождаемую при a-распаде:

.

(I.3)

Следовательно, a-распад ядра становится возможным, если

или ,

(I.4)

так как правая часть (I.3), взятая с обратным знаком, есть – энергия связи (отделения) α -частицы относительно материнского ядра. Условие (I.4) является необходимым, но не является достаточным условием для a-распада ядра.

Энергия Q _a, высвобождаемая при a - распаде, переходит в кинетическую энергию a - частицы Т _a и кинетическую энергию Т _я дочернего ядра. Часть энергии может также переходить в энергию Ε _возб возбуждения дочернего ядра. Таким образом, если ядро, испытывающие α -распад, неподвижно в лабораторной системе координат, то

,

(I.5)

а его импульс равен нулю. Тогда из закона сохранения импульса следует, что абсолютные величины импульсов a - частицы (Р _a) и дочернего ядра (Р _Я) равны друг другу:

Поскольку Т _α < < M_α и Т _я < < M_я, то скорости a - частицы и дочернего ядра много меньше скорости света и можно использовать нерелятивистскую связь между импульсами и кинетической энергией:

и .

(I.7)

Из последних трех соотношений получаем

	(I.8)
	(I.9)

Таким образом, согласно (I.8) и (I.9) получаем, что для ядер с массовым числом A > 200 отношение Т _a/ Т _я = M_я/m_a, т.е. не менее 98% кинетической энергии передается a - частице. Особо обращаем внимание на то, что кинетическая энергия испускаемых α -частиц строго постоянна, как это следует из (I.8), а энергетические спектры имеют дискретный (линейчатый) характер. Кинетическая энергия α -частиц может быть вычислена точно по формулам (I.3) и (I.8), если известны массы материнского и дочернего атомов, энергия возбуждения дочернего ядра, и масса атома ⁴Не. Отметим, что массы большинства известных в настоящее время нуклидов измерены с огромной точностью.