ВВЕДЕНИЕ В МЕТОДЫ ТЕОРИИ ФУНКЦИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО КОМПЛЕКСНОГО ПЕРЕМЕННОГО

6.3. Краткие сведения из теории альфа распада.

К числу радиоактивных процессов относится a -распад. a-Распадом называется самопроизвольный (спонтанный) процесс испускания ядром ядра ( a -частицы). При этом освобождаемая энергия идет на изменение кинетической энергии a -частицы и дочернего ядра Энергия -частицы заключена в пределах

Среднее значение энергии 6МэВ. Особенности a -Распада экспериментально установлены и могут быть рассмотрены под углом зрения циклонной модели. Расчет радиоактивных превращений ядер путем -электронного , - позитронного, К- захвата показал, что с ростом заряда ядра Z и числа нейтронов в ядре происходит выравнивание коэффициентов в неравенствах , характеризующих эти распады. Это выравнивание обусловлено ростом массы интегрального обменного кванта до предельного значения с последующим его снижением. С одновременным процессом роста коэффициента и величины обменной массы на нуклон - туннели ядра (как структуры другого измерения) максимально заполнены обменной энергией , поэтому a -радиоактивностью обладают ядра с зарядом . Смотри таблицу. Энергия тем выше, чем выше заряд Z. Среди редкоземельных элементов существуют a - радиоактивные , например

Все это говорит о том, что a -радиоактивность связана со структурой ядер второй половины периодической таблицы и изотопов тех ядер, для которых коэффициент .

Точные методы измерения энергии a -частицы открыли тонкую структуру спектров. Было отмечено, что спектр испускаемых a -частиц имеет наибольшее количество линий для тех ядер, дочерние ядра которых обладают ярко выраженной несферичностью.

Ядра наряду с обычной группой частиц испускают длиннопробежные -частицы.

Группы a -частиц	МэВ	Содержание %	Группы a -частиц	МэВ	Содержание %
	6,086	27,2		5,622	0,15
	6,047	69,9		5,603	1,1
	5,765	1,7		5,481	0,016
	8,78	100		10,422	0,002
	9,492	0,0035		10,543	0,018
	7,680	100		9,779
	8,277			9,905
	8,938			10,074
	9,065			10,146
	9,313			10,326
	9,489			10,526
	9,657

Тонкая структура a -частиц встречается часто. Несферическое ядро обладает наибольшей энергией возбуждения. Связано это с вращением ядра. Возбужденные состояния ядер характеризуются значениями энергии связи Е, моментом количества движения L, четности Р, изоспином Т. a -Распад с близкими по значениям энергиям происходит на возбужденные уровни несферических ядер. Процесс распада сопровождается испусканием -квантов при переходе конечного ядра из возбужденное состояние в основное или менее возбужденное. Процесс испускания -кванта конкурирует с процессом a -распада , что значительно затрудняет обнаружение a -частиц малой кинетической энергии , порядка 2 МэВ.

Длиннопробежные частицы большой кинетической энергии обнаружены при распаде ядер . Конечным продуктом распада в обоих случаях является ядро .Для этих ядер имеем высокую разность в энергиях связи между исходными ядрами и продуктами распада.

Энергетические исследования на основе формулы Вейцзеккера показывают, что энергия распада становится положительной , начиная с ядер Z>73. Причем чем выше заряд ядра Z, тем выше кинетическая энергия .

В соответствии с этой формулой капельная модель объясняет a -распад тяжелых ядер с большим количеством нейтронов. Однако это результат завышен , так как наблюдаются ядра с a -распадом у редкоземельных элементов. В [] приведена кривая энергии распада от числа нуклонов. Кривая имеет два ярко выраженных максимума при . Первый максимум соответствует дочерним ядрам ,содержащим 82 нейтрона, второй дочерним ядрам, содержащим 82 протона. В обоих случаях кинетическая энергия максимальна. Заряд Z=82 практически отвечает нижней границе a -распада тяжелых ядер.

Теория a -распада связывает между собой кинетическую энергию частицы радиус ядра R, его заряд Z, количество нуклонов в ядре A, а также постоянную распада . Энергия связи a -частицы в исходном ядре должна быть отрицательна.

Если энергия a -частицы строго фиксирована 4-9МэВ, то периоды полураспада изменяются в очень широком пределе отдо лет. Эта экспериментальная особенность установлена в виде закона Гейгера-Нетолла и объяснена теоретически с помощью механизма квантомеханического процесса прохождения микрочастиц через потенциальный кулоновский барьер.

В преодолении кулоновского барьера a -частицей при распаде теоретическая физика видит механизм a -распада. Если энергия ядра больше суммы энергий ядра –продукта и a -частицы, то распад энергетически возможен. Однако опыты Резерфорда установили, что энергия системы на границе ядра a -частицы при рассеивании выше энергии как ядра так и кинетической энергии последней. a -Частица с энергией 4-9МэВ должна преодолеть кулоновский барьер высотой с энергией, превышающей ее собственную в 2, 3 раза.

Высота кулоновского барьера В может быть рассчитана по ряду формул . Простейшей формулой является Для ядра урана дает величину в 30 МэВ. Величина кулоновского барьера плохо определенный параметр из за неопределенности формы ядра. Теория утверждает, что прозрачность кулоновского барьера несферического ядра в различных местах разная и особенно велика у его концов. Отношение большой и малой полуосей эллипсоида, форму которого имеют несферические ядра, достигает до величины 1,3. В таком случае кулоновский барьер может быть занижен в 1,3 раза . Однако и эта величина достаточно высока.

Для решения этого вопроса и был разработан так называемый механизм туннельного перехода или прохождение a -частицы через потенциальный барьер. Механизм туннельного перехода применяется в теоретической физике не только при обосновании a -распада. Основан он на волновой механике Шредингера и на решении его уравнения .

Это краткий обзор необходимых сведений для дальнейшего по теории и экспериментальным данным a -распада. Теория a -распада далека от своего завершения. В теории определяющим фактором распада является просачивание частицы через потенциальный барьер. Время распада интерпретируется как последовательные попытки a -частицы проникнуть через барьер.

Теоретическая физика не предложила процесс, происходящий в ядре до распада, и структурных изменений в нем при возбуждении. Величина возбуждения от внешнего воздействия не увязана со структурной перестройкой ядра, кроме изменения его формы.

[Следующий параграф]

Аналитическая геометрия плоскости и поверхности Курс лекций Векторная алгебра. Электронные учебники - MATLAB Компьютерная математика Maple Лекции первого семестра первого курса Дифференциальное исчисление функции Дифференциальные уравнения первого порядка Теория вероятностей. Основные понятия Математический анализ Двойной интеграл Геометрический смысл производной Числовые ряды Степенные ряды Аналитическая геометрия Функции графики задачи Курс лекций Примеры задачи Интегрирование и дифференцирование матрицы ;