1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Учитывая все перечисленные выше особенности у-излучения, а именно: 1) снижение вероятности у-перехода с ростом 4 2) относительно меньшую вероятность магнитных переходов по сравнению с электрическими при 1=сонат; 3) правила отбора по моменту и четности, можно прийти к следующему заключению. Главную роль в радиационном переходе ядра между двумя состояниями с данными Р„Р, и А1 играют электрические н (или) магнитные мультнйоли с наименьшими значениями (к и 1и, удовлетворяющими правилам отбора по моменту и четности: 1 ! Ь1! 'и 1=! 611 +1.
(19.9) Один нз них должен быть электрическим, другой — магнитным. Для грубой ориентировочной оценки абсолютных значений периодов полураспада Тцз, соответствующих разным у-переходам,.можно использовать формулы Вайскопфа, полученные на основе одночастичной модели ядра в предположении, что 7-переход обусловлен переходом одного нуклона из одного одночастнчного состояния в другое (ср. с (19.5)]: Глава Ш. Радиааятивяие яревраивеиия ядер 1Уи~ Е""А~и~' Яве|-Е'"'Аап '"' (1910) В табл. 16 приведены приближенные значения тпя для электрических и магнитных переходов при 1= 1 —; 5 н трех значениях энергии: Е,=0,1 МэВ; Е,=1,0 МэВ и Е„=10 МэВ, вычисленные по этим формулам для ядра с А=125.
Кроме правил отбора по спину и четности 7-переходы должны удовлетворять правилам отбора по изоспину. Этн правила имеют следующий вид для у-излучення любой мультипольности: Ат=О, +1 и Ьт =О. (19.11) Существующие экспериментальные данные не противоречат этим правилам. Для нескольких ядер было показано, что 7-переход с уровня, имеющего Т = 2, в состояние с Т= 0 протекает не прямым, а каскадным способом — через промежуточный уровень с Т=1 (см.
рис. 121, б). Экспериментальное изучение 7-излучения проводится при исследовании вторичных процессов, сопровождающих прохождение 7-квантов через вещество: фотоэффекта, эффекта Комптона н образования электрон-позитронных пар 1см. З ЗО). Во всех этих процессах возникают электроны, по значению н направлению импульса которых можно судить об энергии и направлении вызвавших их у-квантов. Анализ электронов отдачи, возникающих в эффекте Комптона, может проводиться, например, при помощи камеры Вильсона с магнитным полем.
Этот метод впервые предложен в 1927 г. советским физиком Д. В. Скобельцыным и в свое время сыграл очень большую роль при экспериментальном изучении эффекта Комптона и фотоэффекта. Однако нз-за Таблица 16 1 19. 7-№лрчение ЯдеР 257 малой разрешающей способности и невысокой статистической точности этот метод анализа комптоновских электронов применяется редко (хотя для других задач камеры с магнитным полем используются очень широко).
Для повышения статистической точности в камеру Вильсона можно ввести пластинку из легкого вещества. При облучении ее Т-квангамн возникает больше комптоновских электронов, чеы в газе камеры. По верхней границе спектра электронов можно судить об энергии вызывающих нх Т-квантов. Разрешающая способность при этом также невысока (можно различать две монохром атические линни Е, и Е, с ЬЕ=Е,-Е,х150 кэВ). В другом методе анализ электронов отдачи проводится при помощи магнитного р-спектрометра обычного устройства, в котором источником электронов служит пластинка из легкого вещества, облучаемая Т-квантами.
Но и в этом случае разрешающая способность недостаточно высока. Гораздо точнее метод изучения электронов, возникающих в результате фотоэффекта, ири котором энергия электронов однозначно определяется энергией Т-кванта (и энергией связи электрона в атоме). В этом методе источником фотоэлектронов служат тонкие фольги из тяжелых веществ (например, свинца). В последние годы для Т-спектрометрии успешно применяют сциитнлляционные счетчики, обладающие высокой эффективностью, и полупроводниковые (кремниевые и германиевые) детекторы, имеющие хорошую разрешающую способность.
Совершенно уникальной разрешающей способностью обладает Т-спектрометрия, основанная на эффекте Мессбауэра (см. Э 19, и. 4, д). 2. ВНУТРЕННЯЯ КОНВЕРСИЯ ЭЛЕКТРОНОВ Кроме испускания Т-квантов существует еще один механизм потери энергии возбужденным ядром — непускание электронов внутренней конверсии. В этом процессе, как показывает теория, энергия возбуждения ядра непосредственно (без предварительного испускания Т-кванта) передается орбитальному электрону (перекрытие волновых функций ядра и электронов).
Очевидно, что в таком механизме будут освобождаться моноэнергетические электроны, энергия которых определяется энергией ядерного перехода и тином электронной орбиты. С наибольшей вероятностью процесс внутренней конверсии идет на К-электронах. В этом случае Т,=Š— 1к, (19.12) Глава Ш. Радиоактивные превращения ядер 258 "е где Т, †кинетическ энергия эле- ктронов; тк †потенци ионизации т К-электронов. Однако если энергия Е, осво- У бождаемая при ядерном переходе, меньше энергии связи К-электрона, 2 то конверсия на К-электронах ста- новится энергетически невозможной 1 и наблюдается конверсия на Т электронах и т.
д. Из самого характера явления следует, что конверсионное излучение должно всегда сопровождаться испусканием характеристического рентгеновского излучения н электронов Ожее. На рис. 122 представлен типичный р-спектр с острыми максимумами, соответствующими испусканию конверсионных электронов. Обычно максимумы конверсионного происхождения отмечаются на кривой 13-спектра значками е . На энергетических диаграммах такими же значками отмечаются переходы, сопровождающиеся испусканием электронов внутренней конверсии.
Конверсионное излучение может наблюдаться как вместе с у-излучением, так и без него (в случае (Π— 0)-переходов1. Отношение числа испущенных конверсионных электронов к числу испускаемых Т-квантов называется к о э ф ф и ц и е н т о м внутренней конверсии'*: и=)т', (Ц=гхк+схь+сем+... (19.13) Здесь сг„= (гт',)к/Жт — парциальный коэффициент внутренней конверсии для электронов К-оболочки; аь — для электронов Е-оболочки и т.
д. Как показывает теория, коэффициент конверсии сильно зависит от энергии перехода (уменьшается с ростом Е), атомного номера ядра (растет с ростом 2), оболочки, из которой выбивается электрон (уменьшается с ростом радиуса оболочки)„характера (электрического или магнитного) и муль- ' Электроны Оке испускаются в процессе непосредственной передачи энергии возбуждения атома одному нз его внешних электронов (без пред-- варительного испускания фотона).
еь Иногда коэффициентом внутренней конверсии называют отношение числа испушенных конверсионных электронов к суммарному числу у-квантов и конверсионных электронов: а=У, /(Ф„+Ф ). Таким коэффициентом удобнее пользоваться в тех случаях, когда конверсионные переходы наблюдаются без у-излучения (Ф„=О). З ИХ 7-Излучение ядер 259 Таблица 17 3.
ЯДЕРНАЯ ИЗОМЕРИЯ В 1921 г. Ган обнаружил радиоактивное вещество УУ„ являющееся как изобаром, так и изотопом 13Х„но отличающееся от последнего своими радиоактивйыми свойствами. Оба вещества получаются в результате р-распада одного и того же элемента БХз('9~ТЫ): 9 — УЕ~ их, — их (19.14) и состоят из одинаковых ядер 'излзРа, но имеют различные периоды полураспада (6,7 ч и 1,22 мин соответственно). типольности конкурирующего 7-излучения (коэффициент конверсии растет с ростом мультипольности Т-излучения). Качественно эти закономерности вытекают из специфики ИЗМЕНЕНИЯ Фз (т. Е.
ВЕРОЯтНОСтИ 7-ИЗЛУЧЕНИЯ) И 77'„ ВХОДЯЩИХ в выражение (19.13) для коэффициента внутренней конверсии. В табл. 17 приведено несколько ориентировочных значений ик для 1Ы~ =1 н ~ Ы1 =4 при разных значениях энергии перехода Е. Обычно ссхъ0,1ак. Изучение внутренней конверсии имеет большое значение для определения различных характеристик ядерных уровней (энергии †энергии конверсионных электронов, момента количества движения †коэффициенту конверсии и др.). Кроме процессов испускания 7-квантов и явления внутренней конверсии переходы возбужденного ядра в низшее состояние могут происходить также путем испускания электрон-позитронной пары (если энергия перехода ЬЕ>1,02 МэВ).
Однако вероятность этого механизма не превышает 10 з вероятности Т-излучения. Глава Ш. Радиаантианые нреарагцения ядер Разобраться в природе этого явления помогли опыты советских физиков И. В, Курчатова, Б. В. Курчатова, Л. В. Мысовского и Л. И. Русинова, открывших в 1935 г. существование аналогичного явления у искусственных радиоактивных ядер. В этих опытах облучали нейтронами бром, состоящий из естественной смеси изотопов 35 Вг и ез', Вг.
Были получены два радиоактивных изотопа 5Вг и ДВг: звз Вг+л-+езозВг+7. зезг Вг+л-"ез'Вг+7. (19.15) Удивительным рез~льтатом опытов оказалось существование у смеси 35Вг и зв, Вг не двух, а трех различных периодов полураспада для испускаемых ими р-частиц: еоВг +еоКг 1 т,=18 мин; ззВг-+зеКг те=34 ч.
Таким образом, одному из двух радиоактивных изотопов брома следует приписать два периода полураспада. Чтобы установить, к какому именно изотоп у и какие периоды относятся, были поставлены опыты по облучению брома у-квантами. Соответствующие реакции зпдэотекают с образованием радиоактивных изотопов брома '„Вг и езо Вг и сопровождаются вылетом нейтронов: ззВг+7 +ззВг+и; 35Вг+7-+35 Вг+л. (19.17) Оба образующихся изотопа брома р-радиоактивны и распадаются по следующим схемам: за Вг + за бе ) тг=6,4 мин; ео 5 ео ~ тз-— 18 мин; (19.18) зз Вг -+ заКг тз=4,4 ч, причем и в этом случае наблюдаются не два, а три различных периода полураспада. Сопоставление опытов показывает, что в обоих случаях встречаются одинаковые периоды (18 мин и 4,4ч) и один и тот же изотоп брома (зоз Вг), которому, следовательно, и надо их приписать.
Существование у одного ядра двух периодов полураспада можно понять, если предположить, что ядро 35Вг возникает в двух различчых изомерных состояниях — основном и возбужденном долгоживущем (метастабильном) '. " Обьяснение природы изомерии существованием у анер метастаоидьнык состояний дано в Г936 г. Вейнзеккером. х !9. т-нзлучемие ядер 261 забг Ю й т;1В а й ео а) гч ВОзе б/ зе"' Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
