Радиоактивный распад ядра
Радиоактивный распад ядра — это самопроизвольное превращение нестабильного атомного ядра в другое ядро с испусканием частиц или электромагнитного излучения. Такой процесс происходит без внешнего воздействия и сопровождается изменением состава или энергии ядра.
При \(α\)-распаде ядро испускает частицу, состоящую из двух протонов и двух нейтронов: массовое число уменьшается на 4, а зарядовое — на 2. При \(β^-\)-распаде нейтрон превращается в протон, испускаются электрон и антинейтрино; зарядовое число увеличивается на 1, а массовое не изменяется. При \(β^+\)-распаде протон превращается в нейтрон, испускаются позитрон и нейтрино. При \(γ\)-распаде состав ядра не меняется: оно переходит из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией и испускает гамма-квант.
Закон радиоактивного распада
Нельзя предсказать, какое именно ядро распадётся в данный момент. Однако для большого числа одинаковых ядер можно определить закономерность: число нераспавшихся ядер убывает со временем.
Здесь \(N_0\) — начальное число ядер, \(N(t)\) — число нераспавшихся ядер через время \(t\), а \(λ\) — постоянная распада, характеризующая вероятность распада одного ядра за единицу времени. Активность образца равна числу распадов за единицу времени: \(A=\lambda N\); её единица СИ — беккерель (Бк).
При \(α\)-распаде урана-238 образуется торий-234: \(^{238}_{92}\mathrm{U}\rightarrow{}^{234}_{90}\mathrm{Th}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\). Массовое число уменьшилось на 4, зарядовое — на 2, поэтому законы сохранения выполняются.
Радиоактивный распад — это единичное превращение нестабильного ядра. Период полураспада относится к большому числу ядер и показывает время, за которое распадается половина исходных ядер. Он не означает, что каждое ядро распадётся ровно через это время.
Что происходит с массовым числом при \(β^-\)-распаде?
Главное
- Радиоактивный распад — самопроизвольное превращение нестабильного ядра с испусканием частиц или излучения.
- Основные виды: альфа-, бета- и гамма-распад; они по-разному изменяют заряд и энергию ядра.
- Закон распада: \(N=N_0e^{-\lambda t}\), а активность образца определяется формулой \(A=\lambda N\).