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