作业帮天然放射现象中核的衰变规律及其本质原因!
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 22:49:15
天然放射现象中核的衰变规律及其本质原因!
天然放射现象中核的衰变规律及其本质原因!
天然放射现象中核的衰变规律及其本质原因!
放射性元素放射出粒子后变成另一种元素的现象.也叫蜕变. 不稳定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定,这个过程称为衰变(Radioactive decay).这些粒子或能量 (后者以电磁波方式射出) 统称辐射(radiation).由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子.
放射性核素在衰变过程中,该核素的原子核数目会逐渐减少.衰变至只剩下原来质量一半所需的时间称为该核素的半衰期(half-life).每种放射性核素都有其特定的半衰期,由几微秒到几百万年不等.
原子核由于放出某种粒子而变为新核的现象．原子核是一个量子体系,核衰变是原子核自发产生的变化,它是一个量子跃迁过程,它服从量子统计规律．对任何一个放射性核素,它发生衰变的精确时刻是不能预知的,但作为一个整体,衰变的规律十分明确．若在dt时间间隔内发生核衰变的数目为dN,它必定正比于当时存在的原子核数目N,显然也正比于时间间隔dt
衰变有3种： α衰变 、 β衰变 和γ衰变.
α衰变
放射性探测器下的α粒子源α衰变是一种放射性衰变.在此过程中,一个原子核释放一个α粒子（由两个中子和两个质子形成的氦原子核）,并且转变成一个质量数减少4,核电荷数减少2的新原子核.
一个α粒子与一个氦原子核相同,两者质量数和核电荷数相同.α衰变从本质上说,是量子力学隧道效应[1]的一个过程.与β衰变不同,它由强相互作用支配.
衰变产生的α粒子的动能通常为5MeV左右,速度是30,000km/s,光速的十分之一.因为它质量相对较大,带两个单位的正电荷,速度相对较慢（针对其他衰变粒子）,所以它们容易与其他原子相互作用而失去能量.因此,它们可以被一层几厘米厚的空气几乎完全吸收.
β衰变
量子力学角度的β衰变β衰变是一种放射性衰变.在此过程中,一个原子核释放一个β粒子（电子或者正电子）,分为β+衰变（释放正电子）和β-衰变（释放电子）.
β-衰变中,弱相互作用把一个中子转变成一个质子,一个电子和一个反电子中微子.其实质是一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变成一个上夸克.W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子.
β+衰变中,一个质子吸收能量转变成一个中子,一个正电子和一个电子中微子.其实质是一个上夸克通过释放一个W+玻色子转变成一个下夸克.W+玻色子随后衰变成一个正电子和一个电子中微子.
与β-衰变不同,β+衰变不能单独发生,因为它必须吸收能量.在所有β+衰变能够发生的情况下,通常还伴随有电子捕获反应.
γ辐射
γ射线通常伴随其他形式的辐射产生,例如α射线,β射线.当一个原子核发生α衰变或者β衰变时,生成的新原子核有时会处于激发态,这时,新原子核会向低能级发生跃迁,同时释放γ粒子.这就是γ辐射.
γ射线,x-射线, 可见光和紫外线,都是不同形式的电磁辐射.唯一的区别是光的频率,也就是光子的能量.γ光子的能量最高.