Энергии продуктов распада ядер

При превращении ядер продукты распада (дочерние ядра, частицы и фотоны) имеют различные распределения по энергиям. Эти распределения зависят от вида распада. Энергетическим спектром частиц типа R называется распределение этих частиц по энергии

(1.8)

где – число частиц определенного типа, возникающих при одном распаде, с энергией в интервале от E до E+dE.

При a-распаде энергия и импульс распределяются между двумя частицами, причем оставшееся дочернее ядро может оказаться как в основном, так и в возбужденном состоянии. Возбужденные состояния характеризуются определенными значениями энергии возбуждения, поэтому для каждого состояния a-спектр будет представлен набором точных значений энергии, которые можно изобразить в виде вертикальных линий, длина которых пропорциональна вероятности распада в то или иное состояние дочернего ядра. На рис. 1.17,а) показан спектр a-излучения при распаде из основного состояния материнского ядра в основное состояние дочернего. На рис. 1.17,б) представлен типичный спектр, когда дочернее ядро может оказаться в нескольких возбужденных состояниях.

Особенностью b-распада является то, что при таком ядерном превращении образуются b-частица и нейтрино. Энергия, выделяющаяся при распаде, распределяется между ними, что обусловливает непрерывность спектра b-частиц в диапазоне от нуля до граничной энергии, почти равной энергии распада в основное состояние дочернего ядра. При b-распаде дочернее ядро также может оказаться и в основном, и в возбужденном состоянии. Энергетическое состояние дочернего ядра вместе с другими ядерными параметрами материнского и дочернего ядер определяют форму b-спектра. На рис. 1.18 изображена форма так называемого «разрешенного» b-спектра. Для большинства радионуклидов b-спектры являются разрешенными. Средняя энергия частиц с такими спектрами равна 1/3 величины граничной энергии.

Рис. 1.17. Спектры a-частиц, возникающих при a-распаде ядер

Рис. 1.18. Общий вид спектра b-частиц (электронов или
позитронов), возникающих при b-распаде

Дочернее ядро при a-распаде или при b-распаде может оказаться в возбужденном состоянии. Такое ядро переходит с уровня на уровень, пока не достигнет основного уровня, который характеризуется нулевым значением энергии возбуждения. Переходы между различными энергетическими состояниями ядра приводят к излучению g-квантов с энергетическим спектром, общий вид которого представлен на рис. 1.19. Спектр линейчатый, поэтому часто используют термин «гамма-линия» с соответствующей энергией и интенсивностью.