Диссертация (Измерение малых энергий бета-распада нуклидов с использованием ионных ловушек Пеннинга), страница 21

Это означает, что по мере степени ионизации атомов их разницамасс будет меняться, что приведет к сдвигу уровней одного нуклида относительно уровнейдругого. Ввиду этого для некоторых близко расположенных уровней двух разных нуклидовнельзя сказать определенно точно, какой из уровней выше, а какой ниже, то есть какой издвух типов распада энергетический возможен: β− -распад или ε захват.

В таблице 6 такиеслучаи можно заметить по малой энергии перехода , которая с учетом δ может поменятьзнак. Коэффициент δ, зависящий от степени ионизации атома с порядковым номером ,(−)(+1−)tot+ − +1, где tot – суммарная энергия связиопределяется как δ = tot − +1(−)всех атомных электронов, – суммарная энергия связи ( − ) внутренних электро­нов в -кратно заряженном ионе. Коэффициенты δ для каждого из представленных здесьнуклидов можно найти в таблице 7. Таким образом, используя две эти таблицы можно оце­нить эффективный период полураспада каждого из рассматриваемых переходов с помощьюграфика Мошковского А.9 [107] и убедиться, что каждый из них на несколько порядковвеличины меньше периода полураспада нейтрального атома в лабораторных условиях.

Темне менее, для более достоверных оценок полного периода полураспада нуклидов необходи­мо знать зарядовое распределение ионов, рассчитываемое из уравнения Саха, и плотностьсвободных электронов в звездной среде.На Рисунках А.1–А.8 представлены схемы β-распадов перечисленных в таблице 6нуклидов. Пунктирными стрелками обозначены только те распады, которые возможны ввысокотемпературных звездных условиях.92Таблица 6 — Параметры β-распадов с низколежащих возбужденных уровней для рядануклидов.

Заселенность уровней рассчитана для типичной температуры звездного-процесса = 30 кэВ. Энергия распада получена по формуле = + − . δ –коэффициент изменения энергии перехода ввиду возможного высокозарядного ионногосостояния нуклида. Сам β-переход обозначен как ( ) → ( ), где и – энергияначального и конечного состояния в кэВ, а и – спин и четность начального иконечного состояния, соответственно.Нуклид405079Kβ-переход( ) → ( )ε3− (30) →− 2+ (1461)β−K3+ (355) −→ 2+ (783)ε3+ (355) →− 2+ (1555)Se1/2− (96) −→ 3/2− (0)β−β−79Br107Pd9/2+ (137) −→ 9/2+ (208)ε9/2+ (96) →− 7/2+ (0)ε5/2− (137) →− 7/2+ (0)ε3/2− (137) →− 1/2− (137)β−1/2+ (116) −→ 3/2− (0)β−107Ag5/2+ (303) −→ 9/2+ (93)ε7/2+ (93) →− 5/2+ (0)ε3/2− (137) →− 5/2+ (0)157Gd5/2− (55) −→ 3/2+ (0)β−β−5/2+ (64) −→ 3/2+ (0)β−7/2− (131) −→ 5/2+ (61)β−157Tb163Dy7/2+ (116) −→ 5/2+ (61)ε3/2+ (0) →− 5/2− (55)ε5/2+ (61) →− 5/2+ (64)ε5/2+ (61) →− 7/2+ (116)β−5/2− (0) −→ 7/2− (0)β−7/2− (73) −→ 7/2− (0)β−7/2− (73) −→ 9/2− (100)β−163Ho205Tl9/2− (167) −→ 7/2− (0)ε9/2− (100) →− 7/2− (73)ε11/2− (222) →− 9/2− (167)β−3/2+ (204) −→ 5/2− (0)β−3/2+ (204) −→ 1/2− (75)β−1/2+ (0) −→ 1/2− (75)log Энергияраспада (кэВ) (%)773.4 + δ22.466610 + δ1008 − δ4 · 10−44 · 10−45246 + δ1.068.27.55.9288 + δ57 − δ66 − δ15 − δ1.30.250.110.027.3150 + δ0.75.36.28.5337 + δ59 − δ291 − δ4 · 10−315.23 · 10−36.9−5.5 + δ16.47.14+δ12.07.510 + δ1.77.16.97.77.1−5.2 + δ5.5 − δ57 − δ5.2 − δ2.883.516.516.54.9−2.8 + δ89.25.571 + δ10.35.1−30 + δ10.36.55.15.1165 + δ30 − δ58 − δ0.64.30.096.7153 + δ0.26.4151 + δ0.25.4−53 + δ99.893Продолжение таблицы 6β-переход( ) → ( )Нуклид205ε1/2− (2) →− 1/2+ (0)ε5/2+ (263) →− 1/2+ (0)ε5/2+ (263) →− 3/2+ (204)Pblog Энергияраспада (кэВ) (%)5.46.57.553 − δ313 − δ110 − δ23.60.010.01Таблица 7 — Коэффициенты δ для оценки энергии и типа перехода в таблице 6.

δ(bare,H) –среднее значение для голого ядра и H-подобного атома, δ(He−F) – среднее значение дляHe-,Li-,Be,B-,C-,N-,O-,F-подобных атомов.Нуклидδ(bare,H) (кэВ)δ(He−F) (кэВ)40K30.150K50.379Se − Br12.21.1107Pd − Ag23.82.8157Gd − Tb49.57163Dy − Ho537.370.710.484.513187Re − Os205Tl − Pb-22.429.8377.604 нсlogft ~734Qε = 1504.40(6).720%ft =89log 9(6).810(1.25 10 9 лет)13+0K-1460.85240βftlog 1%1+4 пс-1.5=1+00400Ca(стабильный)40Ar(стабильный)Рисунок А.1 — Схема распада40K.94+2615.914+6ft ~log~6+.5231554.7860 log ft= 24.399.9550V17(1.5 10 лет)+0+783.32 9 пс2+0050Qεε= 1169.5(5)Qε = 2207.6(4)1 пс 24E-2ft+ft =2E-3Qβ = 1038.1(3)log355.5320.2226.24E-4log3+4+5Cr(стабильный)050Ti(стабильный)Рисунок А.2 — Схема распада9/2+1/21.0V.136.97log ft =95.775.93/20.02261.33 0.13 нс5/29/2+0.11217.10 47 пс207.61 4.9 сlo3.9 мин1.350gft=6.0ogft=57.t=gfl7/2+97.7Se10(3 10 лет)8.2lo5.0ft =log).810 (106=ft 50.glo -β 17900.253/299.679Br(стабильный)Рисунок А.3 — Схема распада79Se.0954E-3302.7811/20.15214.601/2+0.7115.743/23E-3324.81 112 нс21 с.3log5ft =log0.8 мксlog ft=8.55/2+ft =7.35/2+log99.1107Pd0ft.2=67/2+15.293.13 44 c1/284.80log ft=9.4.0(2 93)β -3107Ag6(6.5 10 лет)(стабильный)Рисунок А.4 — Схема распада107Pd.96100 пс 7/21.77/2+ 2.8131.45log ft =115.72log ft =7.17.55/2+16.53/2+83.560.88 37 пс7.7tf =glo+0.46 мкс 5/25/263.9212.0log ft =7.154.5416.4log ft = 6.9t=gf157Tb7(71 год)lo067.2ε3/2=60.04(300)157Gd(стабильный)Рисунок А.5 — Схема распадаtflog0.3 нс 9/20.61= 5.logft =ft =73.44log ftlog5/211/20.09222.229/24.3100.037/295.65.36.510.3Tb.167.35log1.5 нс 7/215789.21630ft == 5.15.54.9log ft =3)2.833(3163εHoDy3(4.6 10 лет)(стабильный)Рисунок А.6 — Схема распада163Ho.0977/2134.24 log ft = 71.5.54.7100.45 112 нс5/23/28.275.02 2.2 нс74.36 37 пс5.6log ft=8{7/2log5/2098.5log ft=11.2β 2.467(2)-187Re10(4.3 10 лет)ft.3=73/248.21/233.39.76 2.4 нс187Os(стабильный)Рисунок А.7 — Схема распада187Re.0985/2+ftlog203.680.2ft =log1/2+log5)99.805=7.logft =6.4logft =6.76.53/2+ε=6(50.ft262.830.01.4=5log1/223.65/276.42.33 24 мкс0205711.=ftPb7(1.7 10 лет)205Tl(стабильный)Рисунок А.8 — Схема распада205Pb.99QεEβ(МэВ)(МэВ)+-987654.543.510865432.52.01.51.21.00.80.60.50.40.30.250.232.521.81.61.41.210.90.80.70.60.50.450.40.350.30.250.200.180.160.140.12T1/20.01 сек0.02 сек0.05 сек0.1 сек0.2 сек0.5 сек1 сек2 сек5 сек10 сек20 сек1 мин2 мин5 мин10 мин20 мин1 дн2 дн5 дн10 дн1 дн2 дн5 дн10 дн20 дн50 дн100 дн200 дн1г2г3г10 г20 г50 г100 г200 г500 г1000 г2000 г5000 г10 4 г2 x10 4 г5 x10 4 г10 5 гx2 10 5 г5 x10 5 г10 6 г2 x10 6 г(сек)10 211011010 210 310 410 510 610 710 810 910 1010 1110 1210 1310 14log ft3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.06.26.46.66.87.07.27.47.67.88.08.28.48.68.89.09.29.49.69.810.010.210.410.610.811.0Рисунок А.9 — График Мошковского [107], с помощью которого, зная два из трехпараметров, можно определить неизвестный третий.

Неизвестный параметр находится попересечению соответствующей шкалы прямой линией, проходящей через два другихизвестных параметра..