1612725063-eb24d9660fd97b365f78091f0a818088 (828996), страница 55

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 55)

Можно показать, что дискретный спектр представляет собой вторичный эффект, связанный с излучением у-квантов. Чтобы понять это, нужно рассмотреть электромагнитное излучение, возникающее при переходе ядра из одного стационарного состояния в другое. Электромагнитное излучение может . возникнуть в случае дипольного--перехода -(т. е. когда .матричный элемент дипольнога момента не равен нулю). СущИтвоъа-' ние у-лучей с точно определенными частотами свидетельствуег о том, что возбужденные состояния ядер действительно возможны, причем энергии этих состояний, как и в случае внешних электронов, следуют из соотношения Бора Е,— Ез — — Ью. Возбуждения ядер можно достичь различными'способами, Иногда с целью вызвать у-излучение из ядер нх бомбардируют а-частицами.

Более интенсивны излучения из радиоактивных ядер, которые испускают ~-лучи самопроизвольно. Провести непосредственное иййерение соответствующих частот трудно из-за малости длины волны у-квантов. Однако имеется косвенный споСоб, связанный с упоминавшимся выше дискретным ()-спектром. Может случиться тзк, что испущенный у-квант поглотнтся внешним электронным облаком того же атома, выбив из него электрон и образовав, следовательно, наблюдаемое р-излучение. Ь пользу этого предположения говорит следующее.

Если какое-то вещество обладает одновременно и а- и 1)-активностью, то в результате образуются два продукта реакции (их можно Гк. 1Лд ядзриак физика лк идентифицировать по постоянным распада), Такая «вилка»осуществляется, например, для изотопа висмута ТпС: 65 процентов его превращается в результате испускания р-частицы в изотоп полония Тй С', а 35 процентов — благодаря а-распаду в изотоп таллия Тп С". Это иллюстрируется схемой 83ТйС Однако в случае других веществ, например радия и актикия, которые тоже излучают и а- и ))-частицы, был обнаружен, несмотря на самые скрупулезные поиски, только один продукт реакции, именно соответствующий излучению а-частицы.

Следовательно, !)-лучи не могут исходить из ядер. Далее, в некоторых веществах такого рода наблюдается у-излучеиие, доступное измерениям. Это наводит на мысль о вторичной природе таких !)-лучей: очевидно, онн состоят из электронов, выбитых иэ электронного облака атома у-излучением. Правильность этого предположения доказывается фактом существования простых соотношений между энергией ))-лучей н электронными энергетическими уровнями атома. В первую очередь, имеется равенство Е„=Ез+А, где Ет =Ьь, — энергия у-кванта, Ез — энергия р-частицы, а А — работа выхода электрона.

Далее, один н тот же у-луч может выбить электрон или с К-, или с Е-, нли с М-уровня! энергии соответствующих-.электронев-связаны друг с другом следующйми. соотношениям ж Ез,+К=Ез,-)-С=Ез,+ М=Е„. Оказалось, что наблюдаемые р-спектры действительно поддаются систематизации иа основе этих соотношений (Эллис, !92! г., Мейтнер). Более того, можно провести прямую проверку указанного предположения, облучая свинец у-квантами, исходящими из изотопа свинца Т)т В. Обнаружено, что при этом электроны, возникающие в результате фотоэффекта, обладают теми же скоростями, что и электроны, излученные непосредственно изотопом Тп В.

Далее, измерения показали, что электроны, выбитые теми же у-лучами из платины, имеют ббльшую скорость, причем разность скоростей соответствует как раз разности работ выхода для свинца и платины. Измеряя энергии !)-лучей, можно определить по написанному выше уравнению н энергии у-лучей. Таким путем удалось получить довольно подробные схемы ядерных уровней для различных радиоактивных веществ.

8 8. ДиеиретиаШ Р-еиеитр и идериме ееебуждеиии зтз В связи с этим можно построить следующую картину радиоактивного распада (Мейтнер, 192$ г.). Распад начинается са-излучения; образовавшееся ядро оказывается в возбужденном состоянии; совершая затем переход в основное состояние, оио испускает Т-лучи. Доказательство правильности такой картины базируется на очень точных измерениях энергетического спектра, которые и позволяют утверждать, что обсуждаемое р-излучение берет начало з электронном облаке образовавшихся атомов, а не в ядрах первоначального нестабильного вещества.

Современная теория в состоянии провести далеко идущий анализ этого явления внутренней конверсии световой энергии в энергию частиц; при этом объектом анализа служит процесс поглощения сферической световой волны, центром которой служит ядро, внешними электронамн атома. Квантовомеханическое рассмотрение (Хюльме, Тэйлор, Мотт, 1932 г.) Приводит к определенным выводам об относительных интенсивностях ()-лучей, отвечающих соответственно К-, Е- и М-уровням. Обнаружено сверх того, что, кроме внутреннего поглощения у-волны, возможен еще и процесс, обусловленный электромагнитным взаимодействием, который состоят в прямой передаче энергии возбуждения ядра одному из внешних электронов без посредства реальных у-лучей (Смекал, 1922 г.).

Включая в рассмотрение и этот процесс конверсии ядерной энергки в энергию внешнего электрона (Фаулер, 1930 г.), можно добиться лучшего согласия между расчетными н наблюдаемыми интенсивностями. Другой круг явлений, нз которых можно извлечь сведения об энергетических уровнях ядра, связан с тонкой структурой а-лучей (Ро-зенбяюм;ИЗ! г.) и с существованием групп м-лучей небольшой интенсивности, но аномально большой энергии (Резерфорд, 1933 г.). Не нужно долго ломать голову, чтобы объяснить эти факты. Достаточно вспомнить, что а-излучение в таких случаях сопровождается у-нзлучением.

Образовавшееся в результате ж-распада ядро может оказаться на различных коротко живущих энергетических уровнях. Поэтому энергия а-частиц имеет не единственное значение, но может принимать ряд значений, соответствующих разным уровням возбуждения остаточного ядра. Само же дочернее ядро последовательно возвращается в свое основное состояние, испуская у-лучи. Таково объяснение тонкой структуры, обнаруженной с помощью мощных магнитов. Но может также случиться, что в результате а- или (1-распада дочернее ядро окажется на одном из сравнительно долго живущих возбужденных уровней. Тогда ядро может либо вернуться в свое основное состояние, излучив у-квант, н лишь затем испустить ее-частицу, либо же испустить сс-частицу сразу, причем з этом случае энергия последней возрастет на энергию возбуж- денного уровня.

Для того чтобы такой процесс происходил срзвнительяо часто и был доступен наблюдениям, необходимо,чтобы период полураспада возбужденного ядра был достаточно мал, Но, как мы знаем ($1 этой главы), большая а-энергия всегда ведет к уменьшению времени жизни. Таким образом, можно понять, почему изредка встречаются а-частицы с очень длинным пробегом. ф У. Капе зэная лгоделэ ядра и де вение ядер В предварительном обзоре ядерных явлений (гл. 111, $8) мы уже говорили, что нормально стабильные ядра можно преобразовать, бомбарднруя их различными частицами (протонами, нейтронами, дейтронами, особенно эффективны нейтроны).

Для объяснения таких процессов лучше всего предположить, что ядро сначала поглощает налетающую частицу, становясь при этом нестабильным, а затем распадается, испуская один или два нуклона, или сс-частицу. Новое ядро, образовавшееся в результате распада, также может оказаться ие вполне стабильным и соответственно может через некоторое время испустить другую частицу (искусственная радиоактивность), Как следует понимать такие процессы| Их можно уподобить ионизации атома при столкновении с электронами; в этом случае также имеется частица (электрон), выбитая из электронного облака, и образуется вторичная система — ион. Однако это довольно поверхностное сравнение Механическйе, вли, луУппе .сказать,.квантовомеханические- чер-- ты явления в этих двух случаях существенно различны.

Действительно, электронная ионизация атома †мгновенн элементарный процесс, описываемый квантовомеханической вероятностью перехода: налетающий электрон взаимодействует с одним из связанных электронов, и оба покидают атом одновременно. С другой стороны, в ядерном превращении положение вещей совсем иное, на что особенно настоятельно указывал Нильс Бор (193б г.).

Благодаря чрезвычайно плотной «упаковке» быстро движущихся нуклонов в ядре едва ли можно считать, что налетающая частица взаимодействует с каким-то одним нуклоном. Даже если бы это было так, то нуклон, испытавший столкновение, не смог бы сохранить полученные добавочные энергию и импульс и должен был бы разделить их со своими соседями (если вообще правомерно подобное представление).

Характеристики

Список файлов книги