Кластерний розпад

Кла́стерний ро́зпад, кла́стерна радіоакти́вність — вид радіоактивного розпаду, явище самовільного випромінювання важкими атомними ядрами ядерних фрагментів (кластерів), важчих ніж α-частинка.

Ядерна фізика

Експериментально виявлено 25 ядер від 114Ba до 241Am, що випромінюють з основних станів кластери типу 14С , 20О, 24Ne, 26 Ne, 28 Mg, 30 Mg , 32 Si і 34 Si. Енергія відносного руху кластера, що вилітає, та дочірнього ядра Q лежить у межах від 28 до 94 МеВ і у всіх випадках є помітно меншою від висоти потенціального бар'єру V B. Таким чином, кластерний розпад, як і альфа-розпад, зумовлений тунельним ефектом — забороненим у класичній фізиці проходженням частинки крізь потенціальний бар'єр.

Історія відкриття

Кластерна радіоактивність була відкрита в 1984 році дослідниками Оксфордського університету, які зареєстрували випускання ядра вуглецю 14 C ядром радію 223Ra, що відбувалося в середньому один раз на 109 альфа-розпадів. Проте вже значно раніше зустрічалися спроби знайти в продуктах спонтанних радіоактивних розпадів важкі частинки, що перевищують за масою ядра гелію-4. Так, ще в 1914 році Ернест Резерфорд і П. Робінсон поставили перший експеримент: ними було визначено, що навіть якщо такі частки й випускаються, то їхнє число не може перевищувати 1/10 000 частини від кількості вилітаючих частинок.

Відомі канали розпаду

Відомі кластерні розпади і їх ймовірність по відношенню до основної моди розпаду материнського ядра наведені в таблиці .[1]

Материнське ядро Вилітаючий кластер Відносна ймовірність розпаду
114Ba 12C ~3,0×10−3
221Fr 14C 8,14×10−13
221Ra 14C 1×10−12
222Ra 14C 3,07×10−10
223Ra 14C 8,5×10−10
224Ra 14C 6,1×10−10
226Ra 14C 2,9×10−11
225Ac 14C 6×10−12
228Th 20O
Ne		 1×10−13
 ?
230Th 24Ne 5,6×10−13
231Pa 23F
24Ne		 9,97×10−15
1,34×10−11
232U 24Ne
28Mg		 2×10−12
1,18×10−13
233U 24Ne
25Ne
28Mg		 7×10−13
 
1,3×10−15
234U 28Mg
24Ne
26Ne		 1×10−13
9×10−14
 
235U 24Ne
25Ne
28Mg
29Mg		 8×10−12
 
1,8×10−12
236U 24Ne
26Ne
28Mg
30Mg		 9×10−12
 
2×10−13
236Pu 28Mg 2×10−14
238Pu 32Si
28Mg
30Mg		 1,38×10−16
5,62x10−17
 
240Pu 34Si 6×10−15
237Np 30Mg 1,8×10−14
241Am 34Si 2,6×10−13
242Cm 34Si 1×10−16

Кластерний розпад кінематично дозволений для набагато більшого числа важких ізотопів, однак імовірність у більшості випадків настільки мала, що знаходиться за межами досяжності для реальних експериментів. Це викликано експоненціальним зменшенням проникності потенціального бар'єру при зростанні його ширини і / або висоти.

Інші особливості кластерного розпаду

Кластерний розпад можна розглядати як процес, у деякому сенсі проміжний між альфа-розпадом і спонтанним поділом ядра. Досить добре експериментально і теоретично вивчені приклади кластерного розпаду дозволяють встановити його основні закономірності:

  • Всі відомі на сьогоднішній день ядра, схильні до кластерного розпаду, належать до області важких ядер з масовими числами А > 208.
  • Зарядові Zf і масові Af числа дочірніх ядер, що виникають при вилітанні кластерів з важких ядер, лежать у вузьких областях: 80 <Zf <82, 206 <Af <212.
  • Кінетична енергія частинки, що вилітає, близька до так званої кінематичної межі, це означає, що вона забирає майже всю енергію розпаду. Отже, після здійснення розпаду дочірнє ядро залишається або в основному, або в збудженому стані, але з невисокою енергією збудження Е (Е<1.5 МеВ).

Див. також

Примітки
  1. Baum, E. M. et al. (2002). Nuclides and Isotopes: Chart of the nuclides 16th ed.. Knolls Atomic Power Laboratory (Lockheed Martin).

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.