Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Н.П. Юдин - Частицы и атомные ядра (1120562), страница 74
Текст из файла (страница 74)
В табл. 7.1 приводятся полученные таким способом оценки величин Ер лля ядер с различными Я. Таблица 7.1 Энергии Вр протонов, испускаемых ялрами за время -10 " с Условия для испускания запаздываюших протонов реализуются в ядрах. имеюших большой избыток протонов. В настояшее время известно свыше 70 (9~-радиоактивных ядер — излучателей запаздываюших протонов.
Одним из ядер, испускающих запаздывающие протоны, является изотоп з'!х(а. Наблюдение запаздывающих протонов происходило следующим образом (рис. 7.19). Исходное ядро зсХе облучалось ускоренными ионами зНе и в результате реакции 20 3 2! !а(х(е+ зНе — зМй+ 2п 373 б 8. Испускание запаздываюигих протонов О,! с Е, МЭВ „!ча Рпе. 7.19. Испусканяе запаздываюших протонов ядром "Ха образовывался изотоп "Мя. Ядро "Мя нестабильно и в результате,9+- распада превращается в изотоп г'Ха: г1 г1 пМй пса с с +и, (!1гг = 0,12 с).
В том случае, когда ядро г' Ха образуется в состояниях с энергией меньше 2,5 МэВ, в нем происходят 7-переходы в основное состояние. Однако если энергия возбуждения ядра г'Ха превышает 2,5 МэВ, открывается новая возможность. Ядро г'1ча может, испустив протон, превратиться в устойчивый изотоп гоХе: ' 1Ч а — ' Хе + р. Непускание протона происходит практически мгновенно, после 13+-распада ядра г'Мй (Е~гг около ! О 'г с), т. е. наблюдается практически одновременное появление протона и позитрона, Наблюлаемая скорость распада с испусканием протонов опрелеляется скоростью прелшествуюшего !у+-распада ядра г'Мя. При увеличении л для получения протоноизбыточных ядер требуется все больший нейтронный дефицит.
Поэтому лля образования изотопов-излучателей запаздываюших протонов более выгодными оказываются реакции, вызываемые тяжелыми ионами. Так, для получения протонного излучателя ипТе в реакции пол действием ионов зНе необходимо непускание 6 нейтронов; пг з юз зо$п+ гНе — „Те+ бп. 374 Глава 7.
Радяоакгяавносгяь ыйц + хО ~' ыТе+ Зп. 96 16 !Оо С увеличением х это различие становится все более значительным. 4 9. Испускание двух запаздывающих протонов Испускание двух запаздываюших протонов было обнаружено при )7+-распаде изотопа мА!. Эксперимент выполнен на пучке ускоренных ионов эНе с энергией !1О Мэв. Изотоп мА! образовывался в реакции: ,зМВ+,1!е - цА1+Р+ 4п, и далее распадался по цепочке (рис.
7.20) < Р зо,У =О, Е =О, ю!йе 7 =. 2+, Ж" =1,634 МэВ. Протоны регистрировались лвумя летекторами из трех последовательно расположенных полупроводниковых кремниевых счетчиков кажлый, включенных в схему временных совпадений (такая система называется Е,+ Е,, МэВ 18,493 МэВ 4 6 044 0 5/2 ь 3/2+ хтче 1о 0,0 , Мв "19 а н Ряс.7.20.
Испускание двух запаэдываюшнх протонов прн ))ь-распаде нА1: и) спектры протонов в режиме совпадений, б) цепочка рвспалов пА1. Энергии уровней отсчитываются от основного состояния нМВ Для получения того же изотопа юоте при облучении мишени оьКц ионами 'ьО необходимо испускание лишь трех нейтронов 375 б 10. Запаздывающие альфа-частоом телескопом счетчиков).
Первый счетчик на пути протона имел толщину 24 мкм, второй — 155 мкм и третий — 500 мкм. Телескопы также были связаны схемой совпалений. Первые два счетчика телескопа протон проходил «насквозь», оставляя в них сравнительно небольшую часть энергии (меньшую в первом из них, ббльшую во втором). В последнем самом толстом счетчике протон останавливался, теряя всю оставшуюся энергию.
По энергиям, потерянным в трех счетчиках, и по их сумме можно было надежно отличить протоны от других заряженных фоновых частиц, образующихся в эксперименте, В энергетическом спектре протонов наблюдалнсь два максимума при энергиях Е1+ И2 = 4,139 и 5 636 МзВ, отвечающих лвухпротонному распаду состояния !4,044 МэВ ядра ыМй с заселением основного и первого возбужденного (Я* = 1,634 МэВ) состояний конечного ядра зь!9е. Ядро ыМй испускает также запаздывающие протоны с образованием конечного ядра -'Ха. 5 10.
Запаздываиицие альфа-частицы Впервые явление испускания запаздываюших а-частиц наблюдалось в !916 г. в опытах по изучению а-распада. Правильная интерпретация этого явления была дана Г. Гамовым в 1930 г. Суть явления легко понять из рис. 7.21, на котором показана схема образования запазлываюших а-частиц при 19-распаде ядра гыВ1. В результате 13-распада ялра пзВ! происхолит образование ядра-изобара пзро в различных возбужленных состояниях. Образование в результате 13-распада ядер в возбужденных состояниях увеличивает возможную энергию а-перехода.
Вероятность а-распада из возбужаенного состояния булет определяться конкуренцией лвух процессов: гг-распада и 7-распада этого возбужденного состояния. Для того чтобы детектирование сг-распала из возбужленного состояния стало возможным, необходимо, чтобы ширина а-распада Гь была бы олного порядка или больше радиационной ширины Г„.
С уменьшением энергии сг-частицы уменьшается вероятность туннельного эффекта, определяющего скорость а-распада. По существу, в случае испускания запаздываюших а-частиц ситуация полностью аналогична испусканию запаздываюших протонов. Основным препятствием для вылета а-частиц является кулоновский барьер, высота которого лля а-частиц значительно больше, чем для протонов. Наличие кулоновского барьера приводит к тому, что будет существовать некоторый порог, ниже которого наблюдение запаздываюших гх-частиц становится невозможным.
Величина порога растет с ростом Я. В настоящее время известно около 25 излучателей запазлывающих гх-частиц. Необходимо иметь в виду, что гкпускание запаздывающих гг-частиц возможно как в результате 19 -распала, так и в результате )3+ -распада. Существует довольно широкая область атомных ядер, для которой возможно непускание запаздывающих гг-частиц.
Она простирается в области нейтронодефицитных изотопов 376 Глава 7. Ридиоакпгивиослгь О,О мРЬ Ряс. 7.2Ь Испускание запазлыааюших а-частиц ядром тмоРо вплоть до висмута (У = 83). Однако в этой же области одновременно выполняются условия и лля испускания запаздываюших протонов, В силу большей проницаемости кулоновского барьера лля протонов, этот канал распада должен быть доминируюшим. 4 11.
Примеры распада ядер вблизи границы протонной стабильности Для ядер, расположенных вблизи границы протонной стабильности, большие энергии ф-распада и е-захвата приводят к большому разнообразию каналов распада. На рис. 7.22 показана схема распада азЧ, образуюшегося после ~3+-распада изотопа чзСг. Наряду с испусканием одного и двух запаздываюших протонов с образованием конечных ядер ют1 н и Бс наблюдается испускание запаздываюших о-частиц с образованием ядер з'Бс, которые в свою очередь испускают протоны и превращаются в ядра в ! !. Распад ядер вблизи границы протонной стабильности 377 Е, Мэй 3/2 Р— — 3/2 -! 1,87 7/2 — !2,35 Вв Бе+а Са+о+р — !4,0 / +2р : 0 !/2 2 Р -!7,ВЗ вЂ” !7,92 7/2 оТ» +р Ч Яс Ряс.
7.22. Схема распада изотопа 'зСг. Отрицательные числа слева от уровнеа— дефекты (избытки) масс ядер в указанных состояниях (в МэВ) '"Са. Аналогичная ситуация имеет место и для более легких изотопов А! и $!. Для всех исследованных изотопов наблюдается довольно большое количество открытых каналов испускания запаздываюших частиц. Наряду с уже достаточно хорошо исследованным каналом испускания запаздываюших протонов, наблюдается последовательное непускание двух запаздываюших протонов, непускание запаздываюших а-частиц.
Теоретические модели достаточно хорошо описывают экспериментальную ситуацию, Протоноизбыточные ядра в области 'ььТе- из Сз дают хорошую возможность лля экспериментального исследования конкуренции между а-распадом, протонной и кластерной радиоактивностью. Обнаруженные островки а-радиоактивных ядер (™ »оеТе, 'ез"е1, нйн»Хе) указывают на заполненность оболочки )Ч = 50, Я = 50. Для дальнейшего прояснения картины необходима дополнительная информация о каналах распада изотопов Бп (А < !00), 8Ь (А < !02), Те (А < !06), 1 (А < !08). Предварительные оценки, выполненные для н4Ва, указывают на то, что отношение вероятностей распадов с испусканием 'зС и а-частиц может оказаться больше, чем для ядер в области свинца.
378 Глава 7. Радиоактивяосвь Исследование ядер вблизи границы протонной стабильности на современных пучках радиоактивных ионов открывает новые возможности для наблюдения различных мод распаля таких ядер. Перспективы наблюдения новых примеров кластерной радиоактивности связаны прежде всего с областью тяжелых протоноизбыточных ядер. Несомненно, что анализ новых экзотических мод распада существенно обогатит наше понимание внутренней ядерной линамики. Основная сложность при исследованиях в этой области связана с большой вероятностью а-распада, что приводит к выделению этого канала распада и сложностям накопления большого количества интересуюших изотопов. Исследование протонного распяла из основных и изомерных состояний ядер вблизи границы про~онной стабильности позволяет получить информацию о параметрах оболочечного потенциала и структуре состояний исходного и конечного ялер.
Поскольку ширины распада оказываются сильно чувствительными к параметру деформации ядра, экспериментальные исследования вероятностей протонной радиоактивности позволяют с высокой точностью извлекать параметры леформации ядер, испускающих протоны из основного состояния. ф 12. Кластерная радиоактивность Явление испускания а-частиц ралиоактивными ялрами хорошо известно. Возможно ли самопроизвольное непускание каких-то других атомных ядер, отличных от ядер 4Не? Положительный ответ на этот вопрос был лан в 1984 г. Выл обнаружен радиоактивный распад мэйд с вылетом ядер '~С: "'йа — ' С+'"~РЬ + !3131,85 МэВ).
Из экспериментов следовало, что вероятность испускания ядер '4С почти на ! О порядков меньше, чем вероятность испускания а-частиц. Ядра мС детектировались телескопом полупроволниковых детекторов. что позволило надежно отделить случаи многократных наложений а-частиц и дискриминировать ядра "С по их заряду и массе. Решающим фактором, который привел к открытию кластерной радиоактивности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
