核的放射性与衰变.pptx

1;衰变能 实验表明，在?衰变中，每一种母核都放出一种 或多种单一能量的?粒子，也就是说，?粒子的能谱总是分立谱。这是?衰变的一个重要特点。这可用衰变能进行解释。衰变能：是研究衰变过程的重要物理量，定义为原子核衰变时所释放出的能量。显然，这部分能量将转变为衰变生成的 所有粒子的动能。 当静止的母核发生?衰变时，按照能量守恒定律，应满足下面的关系：式中mx、my和ma分别是母核、子核和?粒子的静质量，ka是?粒子的动能，kr是子核的反冲动能。;根据衰变能定义，?衰变能Ed 就是?粒子的动能与子核的反冲动能之 和，即 ?衰变能够发生的条件是Ed 0，这表示，母核原子的质量必须大于子核原子与氦原子的质量之和，?衰变才能够发生。 如果母核在衰变前是静止的，根据动量守恒定律，子核反冲的动量必须等于α粒子的动量，即 式中vy和va分别是子核和?粒子的运动速率。于是衰变能可表示为;根据上式，我们可由实验测得?粒子的动能ka，直接计算出衰变能Ed。因为?粒子质量较小，大部分动能都传给了它。 原子核内部能量也以能级的形式分布，当发生 ?衰变时，母核要从自身的某一能级跃迁到子核的某一能级，从而放出一部分能量并分给子核和 ?粒子作为它们的动能。显然，从母核到子核的转变所放出的这部分能量就是衰变能Ed ，它必定等于母核与子核的相应能级之间的能量差，应该有确定值。 由 可看出，既然Ed有确定值，?粒子的 动能ka只能取分立值。;例如，从238Pu到234U的衰变共发射出动能不同的五组?粒子，它们的动能分别为5.498 mev、5.456 mev、5.357 mev、5.206 mev和5.007 mev，依次是从238Pu的基态到234U的基态、第一激发态、第二激发态、第三激发态和第四激发态的衰变过程中发射出的。图中?粒子动能值后面的百分数表示该种?粒子所占的比例。由测得的各组?粒子的动能，可计算出相应的衰变能，从而可确定234U最低的五个能级的能量.;图中能级的能量值就是用这种方法确定的。实验观测的相邻能级之间 跃迁所发出的 ? 射线能量与上面的计算结果一致。可见测量?衰变所 发射的?粒子的动能，是研究原子核能级结构的一种途径。 短射程、长射程?粒子与核能级的关系：短射程?粒子是从母核的基态衰变到子核的激发态时所发射的?粒子。长射程?粒子是从母核的激发态衰变到子核的基态时所发射的?粒子。同一种核放出的?粒子能量是一定的。有的核放出单一能量的?射线，有的核放出几种不同能量的?射线。当它不只放出一种能量的?射线时，往往伴随有?射线放出。;对于处于β稳定线的原子核，利用稳定线的A(Z)关系，可算出Ed随A的变化关系。对于A?150的原子核，Ed才大于零，且Ed随A的增加而增大。这就解释了为什么主要是重核才观察到?放射性。;衰变能随同位素的变化;衰变能和衰变常量的关系：同一元素的半衰期和衰变能的关系可写成经验公式——式中a、b或A、B对同一元素是常量，不同元素则不同。;?衰变的量子理论：? 粒子与原子核的相互作用;作用势： 内部作用力很小，作用势近似为常数； 表面有很强的吸引力， 作用势很快升高； 核外只有库仑相互作用。;质子及重离子放射性 质子衰变：对普通核素，最后一个质子的结合能总 是正的，即对放射质子是稳定的；但对丰质子核，最后一个质子的结合能有可能出现负值，因而可以自发地放射出质子。它与?衰变类似，具有一定的半衰期。所以，质子放射性也叫质子衰变。对有些原子核，只发射一个质子的能量条件并不满足，但从对能考虑，可同时放出两个质子。原子核同时自发发射两个质子的现象，称为双质子放射性。对一般的双质子放射体，不是由于寿命过短，就是由于质子能量太低，或是由于其它竞争衰变的影响，迄今在实验上只发现一个事例，即1995年首次观测到12O的基态双质子衰变。 ;重离子放射性：原子核自发地放射出重离子的现象， 称为重离子放射性。重离子是指比?粒子更重的离子。自1896年贝克勒尔发现放射性直至1984年，人们一直只知道? 、? 、 ?和质子放射性。与?放射性相比，重离子在核内形成的概率很小。1984年英国科学家首先发现了223Ra具有碳离子放射性，他们利用半导体探测器粒子鉴别技术在189天中观察到223Ra发射的11个14C粒子的计数。从此揭开了实验研究重离子放射性的新篇章。至今已发现许多核具有重离子放射性，如234U可以发射24Ne和28Mg，237Np可以发射30Mg。实验测得的重离子衰变相对于?衰变的分支比很小，大多在10-9至10-13范围，有的甚至小于10-15。;?衰变和中微子假说?粒子是电子或正电子。一个原子核如果带有太多质子或中子，而其