Alfa-parchalanish

 

Atom yadrosining alfa yemirilishi

Alfa-parchalanish ( a-parchalanish ) yadroning radioaktiv parchalanishining bir turi bo'lib, buning natijasida geliyning ikki baravar sehrli yadrosi U chiqariladi - alfa zarrasi . Bunday holda, yadroning massa soni 4 ga, atom raqami esa 2 ga kamayadi.Alfa yemirilish yarim yemirilish davri T1/2 va yemirilishda hosil bòlgan alfa zarraning knetik energiyasi T bilan muhitda tòla yugurish yòli bilan xarakterlanadi.

Nazariya

Asosiy holatdan alfa parchalanishi faqat etarlicha og'ir yadrolarda, masalan, radiy-226 yoki uran-238 da kuzatiladi. Alfa radioaktiv yadrolar nuklidlar jadvalida atom raqami 52 ( tellur ) va massa soni taxminan 106-110 dan boshlanadi va atom raqami 82 dan katta va massa soni 200 dan katta bo'lsa, deyarli barcha nuklidlar alfa radioaktivdir, ammo ular bo'lishi mumkin. alfa yemirilishi va dominant bo'lmagan parchalanish rejimi. Tabiiy izotoplar orasida alfa radioaktivligi noyob yer elementlarining bir nechta nuklidlarida (neodimiy-144, samariy-147, samariy-148, evropiy-151, gadoliniy-152), shuningdek, bir nechta og'ir metallar nuklidlarida (gafniy-174, volfram-180, osmiy-186, platina-190, vismut-209, toriy-232, uran-235, uran-238) va uran va toriyning qisqa muddatli parchalanish mahsulotlari.

Alfa-yemirilish yadroviy kuchlar ta'sirida barcha saqlanish qonunlarining bajarilishi bilan ro’y beradi. Alfa zarralar xossalarini o’rganish zaryadi Z=2, massa soni A=4, bog’lanish energiyasi e=28 MeV, spini I=0, magnit momenti μ=0 bo’lgan yalong’och geliy atomi ekanligini ko’rsatdi.

Tabiiy radioaktiv alfa-yemirilish faqat davriy sistemaning oxiridagi Z>82 vismutdan keyin joylashgan og’ir element izotoplarida kuzatiladi. Sun'iy ravishda nuklonlar soni A=140-160 sohada yotuvchi nodir yer elementlarida ham alfa aktiv izotoplar hosil qilinadilar.

Yadroning yuqori qo'zg'aluvchan holatlaridan alfa parchalanishi bir qator engil nuklidlarda, masalan, litiy-7da ham kuzatiladi. Yengil nuklidlar orasida alfa-parchalanishni asosiy holatdan geliy-5 (a + n ga parchalanadi), litiy-5 (a + p ), berilliy-6 (a + 2p ), berilliy-8 (2a) va bor boshdan kechiradi. -9 (2a + p ) .

Alfa zarrasi yadroviy kuchlar tufayli potentsial to'siq orqali tunnel o'tishini boshdan kechiradi, shuning uchun alfa parchalanishi asosan kvant jarayonidir. Tunnel ta'sirining ehtimoli to'siq balandligiga eksponent ravishda bog'liq bo'lgani uchun , alfa-faol yadrolarning yarimparchalanish davri alfa-zarrachalar energiyasining kamayishi bilan eksponent ravishda o'sib boradi (bu fakt Geiger-Nattall qonunining mazmunidir). Alfa zarrachalarining energiyasi 2 МэВ alfa-faol yadrolarning umri koinotning umridan sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun, seriydan og'irroq tabiiy izotoplarning aksariyati printsipial jihatdan ushbu kanal orqali parchalanishi mumkin bo'lsa-da, ulardan faqat bir nechtasi bunday parchalanishni qayd etgan.

Alfa zarrachaning qochish tezligi 9400 км/с ( neodimiy izotopi ¹⁴⁴ Nd) dan poloniy izotopi uchun 23 700 км/с gacha. Umuman olganda, alfa parchalanish formulasi quyidagicha ko'rinadi:

$\ _{Z}^{A}{\rm {X}}\rightarrow _{Z-2}^{A-4}{\rm {Y}}+\alpha \ (_{2}^{4}{\rm {He}})$

U izotopi uchun alfa parchalanishiga misol:

$\ _{92}^{238}{\rm {U}}\rightarrow _{90}^{234}{\rm {Th}}+\alpha \ (_{2}^{4}{\rm {He}})$

Alfa parchalanishini klaster parchalanishining ekstremal holati sifatida ko'rish mumkin.

Alfa-yemiriluvchi yadrolar bo’yicha tajriba xulosalari:

1) Ko’pgina yadrolardan chiquvchi a-zarralar energiyasi monoxromatik.

2) Ayrim hollarda energiyalari bir-birlariga yaqin bo’lgan bir necha monoxromatik

a-zarralar chiqarishadi, bunga a-yemirilishning nozik strukturasi deyiladi

Tarixi

Alfa-parchalanishni birinchi marta 1899 yilda ingliz fizigi Ernest Ruzerford aniqlagan . Shu bilan birga, Parijda fransuz fizigi Pol Villar ham shunga o'xshash tajribalarni o'tkazdi, ammo Rezerforddan oldin nurlanishni ajratishga ulgurmadi. Alfa parchalanishining birinchi miqdoriy nazariyasi sovet va amerikalik fizik Georgiy Gamov tomonidan ishlab chiqilgan.

Alfa yemirilishning nozik strukturasi dastlabki yemiriluvchi ona yadroning hosilaviy yadro uyg’ongan holatlariga yemirilish tufayli hosil bo’ladi. Hosilaviy yadro asosiy holatiga uyg’ongan holatidan gamma-kvantlar chiqarish bilan asosiy holatga o’tadilar. Alfa spektr nozik strukturasi hosilaviy yadroning uyg’ongan holatlari va energiyalarini, ya'ni yemirilish sxemasini aniqlash imkoniyatini beradi. Alfa spektr nozik strukturasida a0-energiyasi yemirilish qiymatiga mos kelsa, qolgan a1, a2, ...- zarralar energiyalari mos ravishda uyg’onish energiya qadar kichik chiqadi.Ba'zi hollarda alfa yemiriluvchi ona yadroning uyg’ongan holatidan hosilaviy yadro asosiy holatiga yemirilish bilan ro’y berishi mumkin. Bu alfa zarralar kinetik energiyasi uyg’onish energiyasi qadar katta bo’ladi. Bunday alfazarralar uzoq chopuvchi alfa-zarralar deb ataladi. Bunda a1, a2, a3 lar a0 –dan uyg’onish energiyalari qadar energiyalari ortiq bo’ladi. Uzoq chopuvchi a-zarralar yemiriluvchi yadroning yemirilish sxemasini aniqlash imkoniyatini beradi.

Tirik organizmlar uchun xavfi

Juda og'ir va musbat zaryadlangan bo'lib, radioaktiv parchalanishdan olingan alfa zarralari moddada juda qisqa diapazonga ega va muhitda harakatlanayotganda manbadan qisqa masofada tezda energiya yo'qotadi. Bu barcha radiatsiya energiyasi kichik hajmdagi moddada ajralib chiqishiga olib keladi, bu radiatsiya manbai tanaga kirganda hujayraning shikastlanish ehtimolini oshiradi. Biroq, radioaktiv manbalardan tashqi nurlanish zararsizdir, chunki alfa zarralarini bir necha santimetr havo yoki o'nlab mikrometr zich moddalar - masalan, qog'oz varag'i va hatto epidermisning shoxli o'lik qatlami (teri yuzasi) samarali ushlab turishi mumkin., tirik hujayralarga etib bormasdan. Hatto sof alfa nurlanish manbasiga teginish ham xavfli emas, lekin shuni esda tutish kerakki, alfa nurlanishning ko'plab manbalari ham ko'proq kirib boruvchi nurlanish turlarini ( beta zarralari, gamma nurlari, ba'zan neytronlar) chiqaradi. Biroq, agar alfa manbai tanaga kirsa, bu sezilarli ta'sirga olib keladi. Alfa nurlanishining sifat koeffitsienti 20 ga teng (boshqa ionlashtiruvchi nurlanish turlaridan ko'proq, og'ir yadrolar va parchalanish qismlari bundan mustasno). Bu shuni anglatadiki, tirik to'qimalarda alfa zarrasi teng energiyaga ega bo'lgan gamma nurlari yoki beta zarralariga qaraganda taxminan 20 baravar ko'proq zarar keltiradi.

Yuqorida aytilganlarning barchasi energiyalari 15 МэВ dan oshmaydigan alfa zarralarining radioaktiv manbalariga taalluqlidir. Tezlatgichda ishlab chiqarilgan alfa zarralari sezilarli darajada yuqori energiyaga ega bo'lishi va tananing tashqi nurlanishi bilan ham sezilarli dozani yaratishi mumkin.

Adabiyotlar

• Маляров В. В. Основы теории атомного ядра. — М.: Физматлит, 1959. — 472 с. — 18 000 экз.
• Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике. — М.: «ОНИКС», «Мир и Образование», 2006. — 1056 с. — 7000 экз. — ISBN 5-488-00330-4.

Izoh

Ushbu ma'lumot O'zbekiston Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Eshimov Shohruh tomonidan tayyorlandi