Область альфа активных ядер, закон Гейгера-Неттола, измерения энергии альфа частиц по длине пробега

a-Распад характерен для тяжелых нуклидов, у ядер которых с ростом массового числа А наблюдается уменьшение удельной энергии связи (см. рис. 1.4.2). В этой области уменьшение числа нуклонов в ядре ведет к увеличению удельной энергии связи. Но при уменьшении А на единицу увеличение энергии связи оказывается существенно меньше энергии связи нуклона в ядре и испускание протона или нейтрона невозможно. Однако, испускание α-частицы (ядра ⁴Не) оказывается энергетически выгодным, так как удельная энергия связи нуклона в ядре ⁴Не около 7,1 МэВ и сравнима с удельной энергией связи нуклонов для тяжелых ядер.

В 1911 г. Гейгер и Неттол установили, что связь между постоянной распада λ радиоактивного нуклида и пробегом R _α a-частиц, испускаемых его ядрами, может быть интерпретирована приближенным соотношением

(3.4.12)

для всех трех радиоактивных семейств. Формула (3.4.12) носит название закона Гейгера-Неттола. Константа А одинакова для всех семейств, а константа В отличается одна от другой примерно на 5 %. Если использовать связь между пробегом и энергией, устанавливаемую формулой (3.4.5), то закон Гейгера-Неттола можно записать в другой форме:

,

(3.4.13)

где константы а и b имеют тот же смысл. Выражение (3.4.13) представляет степенную зависимость постоянной распада λ от Т _α с очень большим показателем а. Поэтому вероятность α-распада чрезвычайно чувствительна к энергии Е _α, выделяемой при распаде.

Менее точно энергию a-частиц можно определить по их пробегу R _a в воздухе при нормальных условиях, который связан с энергией a-частиц эмпирической формулой:

R α [ см ] =

(3.4.11)

Билет 9