Кластерний розпад
| Ядерна фізика |
|---|
 |
|
|
Кла́стерний ро́зпад, кла́стерна радіоакти́вність — вид радіоактивного розпаду, явище самовільного випромінювання важкими атомними ядрами ядерних фрагментів (кластерів), важчих ніж α-частинка.
Експериментально виявлено 25 ядер від 114Ba до 241Am, що випромінюють з основних станів кластери типу 14С , 20О, 24Ne, 26Ne, 28Mg, 30Mg , 32Si і 34Si. Енергія відносного руху кластера, що вилітає, та дочірнього ядра Q лежить у межах від 28 до 94 МеВ і у всіх випадках є помітно меншою від висоти потенціального бар'єру VB. Таким чином, кластерний розпад, як і альфа-розпад, зумовлений тунельним ефектом — забороненим у класичній фізиці проходженням частинки крізь потенціальний бар'єр.
Кластерна радіоактивність була відкрита в 1984 році дослідниками Оксфордського університету, які зареєстрували випускання ядра вуглецю 14C ядром радію 223Ra, що відбувалося в середньому один раз на 109 альфа-розпадів. Проте вже значно раніше зустрічалися спроби знайти в продуктах спонтанних радіоактивних розпадів важкі частинки, що перевищують за масою ядра гелію-4. Так, ще в 1914 році Ернест Резерфорд і П. Робінсон поставили перший експеримент: ними було визначено, що навіть якщо такі частки й випускаються, то їхнє число не може перевищувати 1/10 000 частини від кількості вилітаючих частинок.
Відомі кластерні розпади і їх ймовірність по відношенню до основної моди розпаду материнського ядра наведені в таблиці .[1]
| Материнське ядро | Вилітаючий кластер | Відносна ймовірність розпаду |
|---|---|---|
| 114Ba | 12C | ~3,0× 10−3 |
| 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 |
Кластерний розпад кінематично дозволений для набагато більшого числа важких ізотопів, однак імовірність у більшості випадків настільки мала, що знаходиться за межами досяжності для реальних експериментів. Це викликано експоненціальним зменшенням проникності потенціального бар'єру при зростанні його ширини і / або висоти.
Кластерний розпад можна розглядати як процес, у деякому сенсі проміжний між альфа-розпадом і спонтанним поділом ядра. Досить добре експериментально і теоретично вивчені приклади кластерного розпаду дозволяють встановити його основні закономірності:
- Всі відомі на сьогоднішній день ядра, схильні до кластерного розпаду, належать до області важких ядер з масовими числами А > 208.
- Зарядові Zf і масові Af числа дочірніх ядер, що виникають при вилітанні кластерів з важких ядер, лежать у вузьких областях: 80 <Zf <82, 206 <Af <212.
- Кінетична енергія частинки, що вилітає, близька до так званої кінематичної межі, це означає, що вона забирає майже всю енергію розпаду. Отже, після здійснення розпаду дочірнє ядро залишається або в основному, або в збудженому стані, але з невисокою енергією збудження Е (Е<1.5 МеВ).
- ↑ Baum, E. M. et al. (2002). Nuclides and Isotopes: Chart of the nuclides 16th ed.. Knolls Atomic Power Laboratory (Lockheed Martin).
- Кластерный распад — новое явление ядерной физики [Архівовано 22 Травня 2003 у Wayback Machine.] (стаття з соросівського журналу)
| Радіоактивний розпад | | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нуклеосинтез |
| ||||||
| Інше | |||||||
