Радиоактивные превращения атомных ядер

Радиоактивностью называется явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием одной или нескольких частиц (А. Беккерель, 1896 г.).

К радиоактивным распадам относят: 1) a-распад; 2) b-распад; 3) спонтанное деление тяжелых ядер; 4) протонную радиоактивность. Каждый из этих видов распада может сопровождаться g-излучением.

Теория радиоактивного распада (Э. Резерфорд, Ф. Содди, 1902-1903 гг.) является статистической. Одинаковые ядра распадаются независимо друг от друга в разные моменты времени, однако при большом их числе проявляются строгие статистические закономерности, которым подчиняется радиоактивный распад.

Убыль числа радиоактивных ядер — dN пропорциональна числу исходных ядер N в момент времени t и промежутку времени dt.

где l — постоянная распада. Положив dt=1, получим , т.е. постоянная распада численно равна доле ядер, распавшихся за единицу времени.

Величина называется активностью данного радиоактивного препарата. Она характеризует интенсивность радиоактивного излучения. В СИ активность измеряется в Беккерелях: активностью в один Беккерель (Бк) характеризуется такой препарат, в котором за 1 с происходит распад одного ядра. Ранее использовалась внесистемная единица 1 кюри: 1 Ku = 3,7×10¹⁰ Бк.

Интегрируя выражение (36.10), получаем

где N₀ — число исходных (материнских) ядер в начальный момент времени.

Формула (36.11) отражает основной закон радиоактивного распада, согласно которому число материнских ядер убывает со временем по экспоненте (рис. 36.2, а).

Рис. 36.2

Нетрудно видеть, что число распавшихся ядер DN с течением времени возрастает по закону

По такому же закону происходит увеличение числа дочерних ядер, т.е. ядер, образовавшихся в результате распада материнских ядер (рис. 36.2, б).

Периодом полураспада T называется время, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер (N=1/2N₀):

,

отсюда

.

(36.11)

Периоды полураспада известных ядер находятся в интервале от 10^–7 с до 10^–15 лет.