Экспериментально было установлено, что наблюдается регулярная связь между периодом полураспада и кинетической энергией испускаемых α-частиц. Период полураспада α-активных ядер тем больше, чем меньше кинетическая энергия испускаемых a-частиц. Однако, если кинетическая энергия Taa-частиц изменяется в пределах 4 - 9 МэВ, то диапазон изменения периодов полураспада составляет 10-7с ÷ 1010лет.
В 1911 г. Гейгер и Неттол установили, что связь между постоянной распада λ радиоактивного ядра и пробегом Rα испускаемой им a-частицы может быть интерпретирована приближенным соотношением
(3.4.11)
для всех трех радиоактивных семейств. Константа А одинакова для всех семейств, а константа В отличается одна от другой примерно на 5 %. Если использовать связь между пробегом и энергией, устанавливаемую формулой (3.4.5), то закон Гейгера-Неттола можно записать в другой форме:
,
(3.4.12)
где константы а и b имеют тот же смысл. Выражение (3.4.12) представляет степенную зависимость постоянной распада λ от Тαс очень большим показателем а. Поэтому вероятность α-распада чрезвычайно чувствительна к энергии Еα, выделяемой при распаде. Уменьшение этой энергии на 1 % уменьшает постоянную распада более чем в 10 раз, а уменьшение на 10 % приводит к уменьшению более чем в 103 раз.
Эти особенности α-распада были объяснены в 1929 г. Гамовым, Генри и Кондоном. Если представить a-частицу как целое в составе материнского ядра, то она должна занимать уровень с положительной энергией, равной Тα (рис. 3.4.3). У тяжелых ядер высота кулоновского барьера Вк на рис. 3.4.3 составляет около 30 МэВ для двухзарядной точечной частицы (см. (1.9.2)). Барьер для α-частицы конечных размеров несколько ниже и составляет 22 ÷ 25 Мэв. Преодоление α-частицей с кинетической энергией 4 ÷ 9 Мэв даже такого барьера по классическим представлениям невозможно. Однако, согласно квантовым законам, при любой конечной ширине барьера падающая на него частица с положительной энергией имеет, хотя и малую, но конечную вероятность D «просочиться» сквозь барьер. Величину D часто называют прозрачностью барьера.
Вероятность вылета α-частицы из ядра в единицу времени или постоянная распада λ будет равна числу попыток k в единицу времени пройти сквозь барьер, умноженную на вероятность D просачивания сквозь потенциальный барьер при одном столкновении со стенкой:
l = kD.
(3.4.14)
На главную сайта Dvoika.net
