Чому альфа-частинки, які випромінюються радіоактивними елементами, не можуть «викликати» ядерних реакцій у важких елементах?

Объяснение:

Розрізняють наступні типи радіоактивного розпаду атомних ядер:

– α-розпад;

– β-розпад;

– γ-розпад;

– К-захоплення;

– нейтронний розпад;

– спонтанне ділення ядра.

Альфа-розпад (α-розпад) –це вид радіоактивного розпаду атомних ядер, при якому з ядра вивільняється α-частинка.

α-частинка – ядро гелію, що складається з двох протонів та двох нейтронів (42Не).

α-випромінювання – потік α-частинок, що випромінюються при радіоактивному розпаді ядра та в результаті ядерних реакцій.

α-розпад характерний для радіоактивних ізотопів з великими порядковими номерами (Z ≥ 83). Відомо понад 200 α-радіоактивних ізотопів, розташованих у Періодичній системі за плюмбумом. Цей факт пояснюється тим, що α-розпад пов’язаний з кулонівським відштовхуванням, яке зростає зі збільшенням заряду ядра швидше, ніж ядерні сили притягання, які лінійно збільшуються зі зростанням масового числа.

Цей вид радіоактивного розпаду був відкритий і досліджений першим. Тому правило зсуву (закономірність перетворення) атомних ядер приα-розпаді було сформульовано досить швидко після відкриття радіоактивності: у 1903 році німецьким фізиком К.Фаянсом та англійським фізиком Ф. Содді незалежно одним від одного.

Правило зсуву при α-розпаді: при відокремленні α-частинки від ядра його порядковий номер (Z) зменшується на 2, а масове число (A) – на 4. Схематично процес цього типу самовільного ядерного перетворення можна зобразити наступним чином::

AZ → A-4Z-2 + 42He(3.7)

Наприклад, 23892U→23490Th + 42He,22688Ra→22286Rn+α.

Час життя α-радіоактивних ядер знаходиться у межах від 1017 років (204Pb) до 3.10-7 с (212Po).

У теорії α-розпаду передбачається, що всередині ядер можуть утворюватись групи нуклонів, що складаються з двох протонів та двох нейтронів, тобто α-частинки. Материнське ядро є для α-частинок потенційною ямою, що обмежена потенційним бар’єром. Енергія α-частинки складі ядра недостатня для подолання цього барьєра. Вивільнення α-частинки з ядра стає можливим тільки завдяки квантово-механічному явищу, що зветься тунельним ефектом. Тунельний ефект – це відмінна від нуля вірогідність проходження α-частинки під потенційним бар’єром і відділення її від материнського ядра. Отже, явище тунелювання має ймовірносний характер. Основним фактором, що визначає вірогідність α-розпаду і її залежність від енергії α-частинки та заряду ядра, є кулонівський бар’єр. Якщо середня енергія α-частинки складає 5-10 МеВ, а висота кулонівського бар’єру у важких ядер – 25-30 МеВ, то зрозуміло, що виліт α-частинки може відбуватись тільки шляхом тунельного ефекту.