Әлфа – ыдырау үшін сақталу заңдары. Ыдырау энергиясы. Әлфа –

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 аналық ядро мен ұрпақ, ядроның спині мен жұптылықтары мынадай (3.28)қатынастарды қанағаттандыруы керек. Энергияның сақталу заңы бойынша, альфа-ыдырау орын алу үшін, болуы керек. Бұл шарт орындалса, -ыдырау энергиясы (3.29) болады. 2.4.4-те біз бұл энергияның теріс таңбамен алынған альфа- бөлшектің ядроға байланыс энергиясы екенін көргенбіз. Сонымен, -ыдырау орын алу үшін, Е>0 немесе <0 болуы керек. Ыдырау барысында бұл энергия, пайда болған бөлшектердің (ұрпақ ядро мен альфа бөлшектің) кинетикалық энергиясы түрінде байқалады: (3.30) Мұнымен қатар ыдырау барысында импульстың сақталу заңы орындалуы керек, яғни (3.31) Мұндағы -сәйкес -бөлшек пен ұрпақ ядроның импульстері, олардың кинетикалық энергиялары, Р мен Т- аналық ядроның импульсі мен кинетикалық энергиясы. Егер тыныш тұрған ядро ыдыраса, (3.29)-бен (3.30)-дан осыдан, қанағаттандыруы керек. Энергияның сақталу заңы бойынша, альфа-ыдырау орын алу үшін, болуы керек. Бұл шарт орындалса, -ыдырау энергиясы (3.29) болады. 2.4.4-те біз бұл энергияның теріс таңбамен алынған альфа- бөлшектің ядроға байланыс энергиясы екенін көргенбіз. Сонымен, -ыдырау орын алу үшін, Е>0 немесе <0 болуы керек. Ыдырау барысында бұл энергия, пайда болған бөлшектердің (ұрпақ ядро мен альфа бөлшектің) кинетикалық энергиясы түрінде байқалады: (3.30) Мұнымен қатар ыдырау барысында импульстың сақталу заңы орындалуы керек, яғни (3.31) Мұндағы -сәйкес -бөлшек пен ұрпақ ядроның импульстері, олардың кинетикалық энергиялары, Р мен Т- аналық ядроның импульсі мен кинетикалық энергиясы. Егер тыныш тұрған ядро ыдыраса, (3.29)-бен (3.30)-дан осыдан, (3.32)шығады. Ядроның массалық А санының оның массаның атомдық бірлігімен алынған массасына өте жақын (АМ м.а.б.) екенін ескеріп, (3.31)-дің орнына (3.33)
өрнегін пайдалануға болады. Сонымен альфа-ыдырау барысында ыдырау энергиясының басым бөлігін бөлшектің кинетикалық энергиясы, ал тек мардымсыз (А200 шамалас ауыр ядролар үшін 2) кішкене ғана бөлігін ядроның кинетикалық энергиясы құрады. Мысалы, жоғарыда аталған ядросы шығаратын -бөлшектерінің негізгі тобының энергиясы 8,780МэВ. Осыдан ұрпақ ядроның тебілу энергиясы ал ядроның ыдырау энергиясы . -спектрдің нәзік түзілісінің жоғарыда келтірілген түсіндіруін -ыдырауға ере өтетін -нұрланудың спектрі қостайды. Ондай -нұрлардың энергиялары ұрпақ ядролардың деңгейлерінің энергияларының айырмасына тең (дәлірек олардан ядроның тебілу энергиясына кем) болып шықты. Мысалы, жоғарыда аталған ТhC ядроның -ыдырауына еретін -нұрлардың энергиялары: 0,040;0,287;0,327;0,433; 0,452 мен 0,473МэВ. Олардың ұрпақ ядросының күйлерінің энергияларының айырмаларына
тең екенін айқын көруге болады. Демек, бұл гамма -кванттар ұрпақ ядро қозған күйінен негізгі немесе энериясы азырақ қозған күйге көшкенде шығарылады. Кейбір нәзік түзіліс сызықтарының қарқындары тым төмен. Мысалы, ТhC ядросының спектрінде энергиясы 5,662МэВ -бөлшектердің үлесі небары 0,15, ал энергиясы 5,481МэВ бөлшектердің үлесі 0,016 қана. Әрине, оларды тіркеу өте қиын. Мұндай, өте сирек оқиғаларды тіркеу үшін, кездесу әдісін қолданады. Біз қарастырып отырған жағдайда - кездесу әдісін қолданады. -бөлшектердің нәзік түзілісін зерттеудің ұрпақ ядролардың энергиялық деңгейлерін анықтау үшін маңызы бар.
Кейде сақталу заңдары ядроның түрленуінің бірнеше жолы үшін бірдей орындалады (мысалы, -ыдырау мен -ыдырау, - ыдырау мен -нұрлану және т.б.). Мұндай жағдайда, әрине, ыдыраудың рұқсат етілген түрінің барлығы қатар, бәсекелесе өтеді: ядролардың біразы бірінші жолмен, біразы екінші жолмен т.б. ыдырайды.Мұндай бәкелес ыдырауға дүшар ядроның ыдырау ықтималдылығы ыдыраудың әртүрлі түрлерінің ықтималдылықтарының қосындысына тең болады. (3.34) Мұндағы - ыдыраудың берілген түрінің үлестік ықтималдылығы. Альфа-ыдырау энергиясын аналық және ұрпақ ядролар мен альфа бөлшектің байланыс энергиясы арқылы өрнектеуге болады. (2.32)-ге сәйкес