Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 1. Гамма-излучением называется электромагнитное излучение, возникающее при переходе атомных ядер из возбужденных в более низкие энергетические состояния. В таких процессах числа протонов и нейтронов в ядре не изменяются, но испускаются $\gamma$-кванты. Спектр $\gamma$-излучения всегда дискретный, так как дискретны энергетические уровни самого ядра. Обычно энергия $\gamma$-квантов, испускаемых атомными ядрами, лежит в пределах примерно от 10 кэВ до 5 МэВ $\left(10^{-8} \gtrsim \lambda \gtrsim 2 \cdot 10^{-11} \mathrm{cм}\right)$. Переход ядра из возбужденного состояния в нормальное при $\gamma$-излучении может быть однократным, когда ядро после испускания одного кванта сразу переходит в нормальное состояние (рис. 136 a). Но снятие возбуждения может быть и каскадным, когда переход осуществляется в результате последовательного испускания нескольких $\gamma$-квантов (рис. 136 б). Коэффициент конверсии зависит от энергии и мультипольности перехода. Поэтому измеряя на опыте коэффициент конверсии, можно установить мультипольность и, таким образом, спин возбужденного ядра. Энергия электрона внутренней конверсии $\mathscr{E}_{\text {e }}$ определяется выражением где $\mathscr{E}$ – энергия, освобождаемая при ядерном переходе, а $\varepsilon$ – энергия связи электрона в электронной оболочке атома. Очевидно, что электроны внутренней конверсии моноэнергетичны. Это и позволяет отличить их от электронов, испускаемых при $\beta$-распаде ядер, спектр которых непрерывен. Если энергия возбуждения ядра $\mathscr{E}$ меньше энергии связи электрона $\varepsilon_{K}$ в $K$-слое, то, очевидно, внутренняя конверсия на электронах $K$-слоя энергетически невозможна. Такой случай может иметь место для тяжелых ядер. Однако в этом случае может происходить внутренняя конверсия на электронах других слоев. Внутренняя конверсия сопровождается рентгеновским излучением, которое возникает в результате переходов электрона с вышележащих электронных слоев и оболочек на место, освобожденное электроном внутренней конверсии. Этот процесс вполне аналогичен обычному возбуждению рентгеновского характеристического спектра атомов (см. § 48). В результате внутренней конверсии могут появиться и электроны Оже (см. § 48). Если энергия $\mathscr{E}$ возбуждения ядра превышает удвоенную собственную энергию электрона, т. е. то может происходить процесс парной конверсии, при котором ядро теряет энергию возбуждения путем одновременного испускания электрона и позитрона. Электронная оболочка атома на такой процесс не оказывает никакого влияния, а потому он может происходить на ядре, лишенном атомных электронов. Однако вероятность парной конверсии не превышает примерно тысячной доли вероятности испускания $\gamma$-кванта. получаются два радиоактивных вещества, названных им $\mathrm{UZ}_{1}$ и $\mathrm{UX}_{2}$, которые состоят из одинаковых ядер ${ }_{91}^{234} \mathrm{~Pa}$, но имеют различные периоды полураспада ( 6,7 ч и 1,22 мин соответственно). В 1935 г. аналогичное явление было открыто И.В. Курчатовым с сотрудниками на искусственных радиоактивных ядрах ${ }_{35}^{80} \mathrm{Br}$ и ${ }_{35}^{82} \mathrm{Br}$, получаемых путем облучения нейтронами естественной смеси изотопов брома ${ }_{35}^{79} \mathrm{Br}$ и ${ }_{35}^{81} \mathrm{Br}$. Объяснение природы изомерии существованием у ядер метастабильных состояний было дано в 1936 г. Вейцзеккером. Обычно изомерный уровень имеет спин, сильно отличающийся от спинов нижележащих уровней, и характеризуется низкой энергией возбуждения. Этому условию удовлетворяют значения $Z$ и $N$, лежащие непосредственно перед магическими числами 50, 82 и 126 со стороны меньших $Z$ и $N$. Как правило, изомерные состояния совпадают с первым возбужденным уровнем ядра. Такие закономерности следует ожидать и с точки зрения оболочечной модели ядра. Но существуют и изомеры, не подчиняющиеся этим правилам (таков, например, изомер кюрия ${ }_{96}^{244} \mathrm{Cm}$ с энергией возбуждения 1,04 МэВ). В некоторых случаях ядра могут иметь по два метастабильных уровня и, следовательно, обнаруживать три периода полураспада. Примером может служить ядро ${ }_{51}^{124} \mathrm{Sb}$, испускающее электроны с периодами полураспада 60 дней, 21 и 1,3 мин. Ядерная изомерия – не столь редкое явление, как может показаться на первый взгляд. Известно около сотни достаточно долгоживущих ядер. Наибольшее число изомерных состояний встречается у ядер с нечетным массовым числом $A$. Изомеры достаточно часто встречаются у нечетно-нечетных ядер и очень редко у четно-четных. Время жизни возбужденного ядра изменяется в широких пределах (от очень малых долей секунды до многих тысяч лет). Так, изомер ${ }_{93}^{236} \mathrm{~Np}$ имеет период полураспада 5000 лет, а изомер ${ }^{135} \mathrm{Cs}-2,8 \cdot 10^{-10}$ с. Можно ожидать, что с развитием методики эксперимента будут обнаружены изомеры с еще более длинными и короткими периодами полураспада. Метастабильные состояния наблюдаются и у $\beta$-стабилышх ядер. В этих случаях метастабильное ядро переходит в основное состояние путем испускания $\gamma$-квантов и конверсионных электронов. Примером может служить $\beta$-стабильное ядро ${ }_{49}^{113} \operatorname{In}\left(9 / 2^{+}\right)$, которое имеет метастабильный изомер с энергией возбуждения 0,393 МэВ и временем жизни 104 мин $\left(1 / 2^{+}\right)$. Изомерия может также проявляться в форме существования у ядра нескольких периодов полураспада относительно спонтанного деления.
|
1 |
Оглавление
|