Әлфа – ыдырау. Әлфа – ыдыраудың тәжрибелік заңдылықтары.

Альфа-ыдырау деп ауыр ядролардың өздігінен -бөлшектер шығарып түрленуін атайды. Альфа-ыдырау кезінде аналық (А,Z) ядро, ұрпақтық (А-4, Z-2) ядроға айналады. (3.23) Бұл кезде ядроның массалық саны 4-ке, атомдық нөмері 2-ге кемиді. Альфа-ыдыраудың негізгі сипаттамалары; барлық радиоактивтік ыдырау сияқты, ыдырау бақыланатын ядролар, ыдыраудың Т1/2 жартылай периоды, шығарылатын -бөлшектердің кинетикалық энергиясы. Альфа-ыдырауды осылармен қатар, бөлшектердің өту жолымен де сипаттайды. Альфа-ыдыраудың жартылай ыдырау периодын Т1/2 дайындаманың активтілігінің уақытқа тәуелділігін тікелей өлшеу арқылы анықтауға болады. Оны ғасырлық тепе-теңдіктен де анықтауға болады. Бөлшектердің энергиясын әртүрлі (ионизациялық, магниттік) спектрометрлердің көмегімен анықтауға болады. Алғашқы тәжірибелерде альфа-бөлшектердің кинетикалық энергиясы заттағы өту жолынан анықталды. Бөлшектің заттағы жүрімі мен кинетикалық энергиясының арасындағы тәуелділік теориялық немесе эмпирикалық жолмен тағайындалады. Альфа-бөлшектердің ауадағы өту жолы оның энергиясымен, бірінші жұықтауда, дәрежелік тәуелділікте болады: (3.24) Альфа-бөлшектердің жүрімдері мен энергияларын, әртүрлі альфа-радиоактивті ядролардың жартылай ыдырау периодтарын өлшеулерден -ыдыраудың мынадай ерекшеліктері мен заңдылықтары байқалады.
1. 1911-жылы Гейгер мен Нетолл табиғаттағы 3 радиоактивтік қатар үшін альфа-ыдырау тұрақтысы мен шығарылатын бөлшектердің жүрімі арасындағы тәуелділікті
(3.25) тағайындағы. Мұндағы А-тұрақты барлық қатарлар үшін бірдей де, ал В- тұрақтысының әртүрлі қатарлар үшін айырмашылығы 5 шамасы. Энергия мен жүрім арасындағы дәрежелік тәуелділікті қолданып ыдырау тұрақтысы мен альфа бөлшектің энергиясы арасындағы тәуелділікті (3.26) жазуға болады. және тұрақтылары мен А және В тұрақтыларының арасындағы байланыс өту жолымен мен кинетикалық энергия арасындағы тәуелділікпен анықталады. Ауа үшін оны (3.24)-тен табұға болады.Альфа-ыдыраудың теориясы Гейгер-Неттол формуласын дәлдеді. Қазір сол дәлденген формула (3.59) қолданылады. 2.Ерекше назар бөлетін жағдай альфа-бөлшектердің кинетикалық энергиясының өзгеру алқабының онша кең емес, ал жартылай ыдырау периодының өзгеру алқабының өте кеңдігі. Осы уақытта дейінгі белгілі -активті ядролар үшін альфа бөлшектердің энергиялары 4МэВ пен 9МэВ аралығында жатса, олардың жартылай ыдырау периодтары 10-7с-тан 1010 жылға дейін қамтиды.
(3.27)
Бөлшектердің орташа энергиясы 6МэВ шамасы. Кейбір сирек жерлік элементтер үшін альфа бөлшектердің энергиясы 1,8МэВ-қа дейін төмендейді, ал жартылай ыдырау периоды 1017 жылға жетеді. Бірақ олардың саны өте аз.
3. Периодтық кестедегі барлық элементтерді екі топқа-альфа радиоактивті және альфа-нық ядроларға бөлетін айқын жік байқалады. Әлбетте, альфа-радиоактитілік (қорғасыннан ауыр) ядроларға тән. Альфа-бөлшектердің кинетикалық энергиялары Z артқанда артады. Бұған тек бірнеше сирек жерлік элементтердің изотоптары және кейбір жасанды ядролар кірмейді.
4. Бір элементтің изотоптары үшін бөлшектердің энергиясы массалық сан артқанда кемиді (3.2-сурет). Бұл заңдылық жұп-жұп ядролар үшін айқын байқалады. Егжей-тегжейлі зерттеу бұл заңдылықтың 209<A<215 ядролар үшін орындалмайтынын көрсетеді. Бұл заңдылықты берілген элементтің белгісіз изотопының шығаратын -бөлшектерінің энергиясын болжауға пайдаланады.
5. Дәл әдістерді қолданып өлшеулер кейбір ядролардың альфа-спектріне нәзік түзіліс тән екенін, яғни, ядролардың, энергиялары бір емес, бірнеше мәнді альфа бөлшектер шығаратынын көрсетті. Мұндай ядроға мысал бола алады. Бұл ядроның шығаратын -бөлшектерінің энергияларының тізімі 3.2-кестеде келтірілген.
Ұрпақ ядро сфералық симметриялы емес альфа-ыдыраулар үшін нәзік түзіліс сызықтарының көбірек болатыны және энергиясы азырақ топтың үлесі де азырақ болатыны байқалады.
6. Екі ядроның альфа-ыдырауларына ұзын жолдылық тән. Бұл ядролар -бөлшектердің негізгі тобымен қатар, энергиялары бұл топтың энергиясынан артық аздаған альфа-бөлшектер шығарады. Бұл ядролардың екеуі де бір элементтің-полонийдың изотоптары. . -тың альфа-спектрінің құрамы 3.3 кестеде берілді.
-ядросы шығаратын ұзын жолды альфа-бөлшектердің үлесі одан да аз, бірақ оларға энергияның 12 мәні тән.
36.37.Әлфа – ыдырау үшін сақталу заңдары. Ыдырау энергиясы. Әлфа – бөлшектің кинетикалық энергиясы. Әлфа – бөлшектердің спектрі. Ядролардың альфа-ыдырауы ядролық күштердің әсерінен өтетін ядролық құбылыстар қатарына жатады. Сондықтан -көшулер үшін ядролық әсерлесуге тән барлық сақталу заңдары орындалулары керек. Оған жұптылық пен изотоптық спиннің сақталу заңы да кіреді. Бұлардың әрқайсысы альфа-ыдырау процессіне белгілі шектеулер қояды. Мысалы, изотоптық спиннің сақталу заңынан аналық (А,Z) ядро мен ұрпақ (А-4,Z-2) ядроның изотоптық Т спиндері бірдей болу керектігі шығады. Бұған себеп- ядросының изотоптық спинінің нөлге теңдігі. Альфа-бөлшектің спині J=0 тең, жұптылығы +1. Осыдан ядролардың екеуі де бір элементтің-полонийдың изотоптары. . -тың альфа-спектрінің құрамы 3.3 кестеде берілді.
-ядросы шығаратын ұзын жолды альфа-бөлшектердің үлесі одан да аз, бірақ оларға энергияның 12 мәні тән.