Закон радиоактивного распада

Радиоактивность – самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Радиоактивность бывает искусственной и естественной.

- закон радиоактивного распада, где N0- количество радиоактивных ядер в нач. реакции, N- количество нераспавшихся ядер за единицу времени, λ - постоянная распада.

- период полураспада

Виды радиоактивного распада:

1) α -распад: поток ядер гелия . Распад протекает по схеме:

2) β -распад:

а. Электронный:

б. Позитронный:

в. Электронный захват:

Активность – число распадов за единицу времени.

Единицы измерения активности: беккерель (Бк) = 1распад в сек., кюри (Ки) = 1 распад в мин.

1°. Естественной радиоактивностью называется само­произвольное превращение ядер неустойчивых изотопов од­ного химического элемента в ядра изотопов других хими­ческих элементов. Естественная радиоактивность сопро­вождается испусканием определенных частиц: а-, р-излуче- ний, антинейтрино (VI.4.7.6°), а также электромагнитного излучения (у-излучение). Естественная радиоактивность, как правило, наблюдается у тяжелых ядер элементов, рас­полагающихся в периодической системе Менделеева (VI.2.9.1°) за свинцом. Существуют и легкие естественно- радиоактивные ядра: изотопа калия " К. изотопа углерода " С, рубидия URb и др.

2°. Состав радиоактивных а-, (}- и у-излучений (радиоак­тивные излучения) установлен по их отклонению в магнит­ном поле, направленном перпендикулярно плоскости рис. VI.4.2. На этом рисунке 1 — толстостенный сосуд из свинца, 2 — радиоактивный источник.

Известно, что а-излучение несет положительный заряд, равный по абсолютному значению удвоенному заряду элект­рона, и представляет собой поток ядер гелия.

Р-частицы являются потоком быстрых электронов с энергией, достигающей 10 МэВ, и скоростью, близкой к ско­рости света в вакууме.

у-излучение представляет собой жесткое электромагнит­ное излучение, оно обладает наибольшей из всех радиоак­тивных излучений проникающей спо­собностью. Частоты у-излучения пре­вышают частоты самых жестких рент­геновских лучей (V.3.6.1⁰). Квантовые свойства у-излучения (V.5.1.5⁰) прояв­ляются еще в большей степени, чем у рентгеновских лучей.

3°. Свойства радиоактивных излуче­ний, установленные по их взаимодей­ствию с веществом:

а) Все радиоактивные излучения в той или иной степени обладают хи­мическими действиями, в частности, вызывают почернение фотопластинок (V.5.6.2⁰).

б) Радиоактивные излучения вызывают ионизацию газов, а иногда и твердых и жидких тел, сквозь которые они про­ходят.

в) Радиоактивные излучения возбуждают люминесцен­цию ряда твердых и жидких тел (V.3.3.1⁰).

Перечисленные свойства лежат в основе эксперименталь­ных методов обнаружения и исследования радиоактивных излучений (VI.4.6.Г—6°).

Естественно-радиоактивные превращения не зависят от внешних условий, а также не зависят от того, происходят ли эти превращения в веществе, находящемся в виде хими­чески чистого элемента или химического соединения.

Отсюда следует, что радиоактивные превращения явля­ются свойством атомных ядер.

Основной закон радиоактивного распада: число рас­падающихся ядер тем больше, чем больше их имеется в на­личии и чем длительнее время, в течение которого проис­ходит распад. Число А N материнских ядер, распадающихся за промежуток времени от t до t+At, пропорционально чис-- лу N ядер, существующих к моменту времени t, и интер­валу времени At:

AN = -KN-At.

Знак минус указывает на убыль числа ядер в результате ра­диоактивного распада. Положительный коэффициент про­порциональности % называется постоянной распада (радио­активной постоянной) для данного вида ядер. Постоянная распада представляет собой относительную убыль числа ядер, подвергающихся распаду за единицу времени:

■ — AN/N

Tt •

Постоянная К имеет размерность с^-1 и характеризует долю ядер, распадающихся за единицу времени, т. е. определяет скорость радиоактивного распада. Величина т=1Д, называется средней продолжительностью жизни радиоак­тивного изотопа (среднее время жизни). Значения % и т не зависят от внешних условий и определяются лишь свой­ствами атомного ядра.

5°. Закон радиоактивного распада указывает на то, что радиоактивные превращения атомных ядер являются ста­тистическими процессами (статистический характер ра­диоактивных превращений). Невозможно предсказать, ка­кое именно ядро радиоактивного изотопа распадается в данное мгновение. Распад любого из ядер является собы­тием, имеющим равную вероятность. Поэтому в законе п. 4° речь идёт лишь о числе одинаковых ядер AN, которые распадаются за промежуток времени At. На рис. VI.4.3 показана зависимость относительной убыли AN IN числа радиоактивных ядер от промежутка времени At.