Альфа-распад (тип радиоактивного распада)
Известно достаточно много различных способов радиоактивных распадов ядер. Иногда даже одинаковые ядра могут распадаться по-разному.
Но большинство ядер распадается по одному из следующих каналов: α-распад, β-распад, γ-распад и спонтанное деление.
Альфа-распад протекает с испусканием α-частиц, так исторически называют ядра 42He:
AZX A-4Z-2X’ + 42He.
Известно более 300 α-радиоактивных ядер, в основном полученных искусственно. Все они достаточно тяжелые, у большинства Z 82. Альфа-распад возможен, если выделяющаяся при распаде энергия
Q = c2(mX — m’X — mα) 0.
Хотя законы сохранения разрешают α-распад всем ядрам с A ≥ ~140, среднее время жизни у некоторых оказывается столь большим, что наблюдать радиоактивность не удается. Характерной особенностью α-распадов является большая разница времен жизни радиоактивных ядер (от 3 • 10-7 с у 212Po до ~1017 лет у 204Pb) при небольшом различии в энергиях вылетающих α-частиц (4-9 МэВ для тяжелых ядер и 2-4,5 МэВ для ядер в области редких земель.
EКИНα ≈ Q, так как m’X mα).
Основные особенности α-распада можно понять, если исходить из того, что в ядре уже есть готовая α-частица. Тогда ее взаимодействие с остальными нуклонами описывается потенциалом, представленным на рисунке.
Потенциальная яма обусловлена сильным взаимодействием нуклонов в ядре при r R. Барьер на краю ямы возникает из-за кулоновского отталкивания положительно заряженных α-частицы и конечного ядра. Барьер появляется там, где заканчивается влияние сильных взаимодействий.
Если бы в микромире действовали классические законы, α-распад был бы невозможен. Шарик не может сам выкатиться из ямки, даже если эта ямка расположена на вершине горы.
Квантовые законы позволяют α-частице «выкатиться из ямки», благодаря туннельному эффекту она вылетает из ядра.
Спектр α-частиц носит дискретный характер. Это связано с тем, что в результате α-распада ядро может образоваться как в основном, так и в возбужденном состоянии.
При этом законы сохранения энергии и импульса однозначно определяют энергию вылетающей α-частицы.
