Кластерная радиоактивность

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Ядерные процессы
Радиоактивный распад

Нуклеосинтез

Кла́стерная радиоакти́вность, кластерный распад — явление самопроизвольного испускания ядрами ядерных фрагментов (кластеров) тяжелее, чем α-частица.

В настоящее время экспериментально обнаружено 25 ядер от 114Ba до 241Аm (почти все они — тяжёлые), испускающих из основных состояний кластеры типа 14С, 20О, 24Ne, 26Ne, 28Mg, 30Mg, 32Si и 34Si. Энергии относительного движения вылетающего кластера и дочернего ядра Q меняются от 28 до 94 МэВ и во всех случаях оказываются заметно меньшими высоты потенциального барьера VB. Таким образом, кластерный распад, как и альфа-распад, обусловлен туннельным эффектом — запрещённым в классической физике прохождением частицы сквозь потенциальный барьер.

Кластерный распад можно рассматривать как процесс, в некотором смысле промежуточный между альфа-распадом и спонтанным делением ядра.

Кластерная радиоактивность была открыта в 1984 году исследователями Оксфордского университета, которые зарегистрировали испускание ядра углерода 14C ядром радия 223Ra, происходившее в среднем один раз на миллиард (109) альфа-распадов.[1]

Известные кластерные распады и их вероятность по отношению к основной моде распада материнского ядра приведены в таблице.[2]

Материнское ядро Вылетающий кластер Относительная вероятность распада
114Ba 12C ~3,0·10−5
221Fr 14C 8,14·10−13
221Ra 14C 1·10−12
222Ra 14C 3,07·10−10
223Ra 14C 8,5·10−10
224Ra 14C 6,1·10−10
226Ra 14C 2,9·10−11
225Ac 14C 6·10−12
228Th 20O
Ne
1·10−13
 ?
230Th 24Ne 5,6·10−13
231Pa 23F
24Ne
9,97·10−15
1,34·10−11
232U 24Ne
28Mg
2·10−12
1,18·10−13
233U 24Ne
25Ne
28Mg
7·10−13
 
1,3·10−15
234U 28Mg
24Ne
26Ne
1·10−13
9·10−14
 
235U 24Ne
25Ne
28Mg
29Mg
8·10−12
 
1,8·10−12
236U 24Ne
26Ne
28Mg
30Mg
9·10−12
 
2·10−13
236Pu 28Mg 2·10−14
238Pu 32Si
28Mg
30Mg
1,38·10−16
5,62x10−17
 
240Pu 34Si 6·10−15
237Np 30Mg 1,8·10−14
241Am 34Si 2,6·10−13
242Cm 34Si 1·10−16

Кластерный распад кинематически разрешён для гораздо большего числа тяжёлых изотопов, однако вероятность в большинстве случаев настолько мала, что находится за пределами достижимости для реальных экспериментов. Это вызвано экспоненциальным уменьшением проницаемости потенциального барьера при росте его ширины и/или высоты.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Rose, H. J. and Jones, G. A. (1984-01-19). «A new kind of natural radioactivity». Nature 307: 245–247. DOI:10.1038/307245a0.
  2. Baum, E. M. et al. (2002). Nuclides and Isotopes: Chart of the nuclides 16th ed.. Knolls Atomic Power Laboratory (Lockheed Martin).

См. также[править | править вики-текст]