Закон Гейгера – Наттолла
В ядерной физике закон Гейгера -Наттолла или правило Гейгера-Наттолла связывает константу распада радиоактивного испускаемых альфа - изотопа с энергией частиц . Грубо говоря, в ней говорится, что короткоживущие изотопы испускают более энергичные альфа-частицы, чем долгоживущие.
Это соотношение также показывает, что периоды полураспада экспоненциально зависят от энергии распада, так что очень большие изменения периода полураспада вызывают сравнительно небольшие различия в энергии распада и, следовательно, в энергии альфа-частиц. На практике это означает, что альфа-частицы всех альфа-излучающих изотопов с разницей в периоде полураспада на многие порядки, тем не менее, имеют примерно одинаковую энергию распада.
Сформулировано в 1911 году Гансом Гейгером и Джоном Митчеллом Наттоллом как соотношение между константой распада и пробегом альфа-частиц в воздухе. [ 1 ] в современном виде [ 2 ] закон Гейгера-Наттолла
где — период полураспада , E — кинетическая энергия (альфа-частицы и дочернего ядра), а A и B изотопа — коэффициенты, зависящие от атомного номера Z. полная Закон лучше всего работает для ядер с четным атомным номером и атомной массой. Тенденция для четно-нечетных, нечетно-четных и нечетно-нечетных ядер все еще сохраняется, но она не так выражена.
Кластер распадается
[ редактировать ]Закон Гейгера-Наттолла даже был расширен для описания распада кластеров . [ 3 ] распадается, при котором высвобождаются атомные ядра большего размера, чем гелий, например, кремния и углерода.
Вывод
[ редактировать ]Простой способ вывести этот закон — рассматривать альфа-частицу в атомном ядре как частицу в ящике . Частица находится в связанном состоянии из-за наличия потенциала сильного взаимодействия . Она будет постоянно отскакивать из одной стороны в другую, и из-за возможности квантового туннелирования волны через потенциальный барьер каждый раз, когда она отскакивает, у нее будет небольшая вероятность ускользнуть.
Знание этого квантовомеханического эффекта позволяет получить этот закон, включая коэффициенты, прямым расчетом. [ 4 ] Этот расчет впервые выполнил физик Георгий Гамов в 1928 году. [ 5 ]
См. также
[ редактировать ]- Альфа-распад - тип радиоактивного распада.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Х. Гейгер и Дж. М. Наттолл (1911) «Диапазоны α-частиц из различных радиоактивных веществ и связь между диапазоном и периодом трансформации», Philosophical Magazine , Series 6, vol. 22, нет. 130, страницы 613–621. См. также: Х. Гейгер и Дж. М. Наттолл (1912) «Диапазоны α-частиц урана», Philosophical Magazine , Series 6, vol. 23, нет. 135, стр. 439-445.
- ^ Ци, С; Андреев А.Н.; Хейс, М.; Лиотта, Р.Дж.; Ван Дуппен, П.; Висс, Р. (2014). «О справедливости закона альфа-распада Гейгера-Натталла и его микроскопической основы». Физ. Летт. Б. 734 : 203–206. arXiv : 1405.5633 . дои : 10.1016/j.physletb.2014.05.066 .
- ^ Рен, Чжунчжоу; Сюй, Чанг; Ван, Цзайцзюнь (2004). «Новый взгляд на сложную кластерную радиоактивность тяжелых ядер». Физ. Преподобный С. 70 : 034304. doi : 10.1103/PhysRevC.70.034304 .
- ^ «Теория Гамова об альфа-распаде» . www.phy.uct.ac.za. Архивировано из оригинала 24 февраля 2009 года . Проверено 14 января 2022 г.
- ^ Г. Гамов (1928) «К квантовой теории атомного ядра», Journal of Physics , вып. 51, страницы 204–212.