А-распад, p-распад. 
Нейтрино

Радиоактивные процессы разнообразны, и их не всегда просто классифицировать. Традиционно к радиоактивным процессам причисляют, а -распад (распад ядра с испусканием а-частицы), р-распад (распад ядра с испусканием р-частицы) и у-излучение (испускание ядром у-частицы). Наряду с ними возможно деление ядер, испускание нейтронов и протонов и др. а-частицей называют ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов: а = jHe; р-частица представляет собой электрон высокой энергии; у-частица — это фотон высокой энергии.

аи p-распады происходят в соответствии с правилами смещения, определяющими, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра. Правила смещения: для а-распада )Х jHe;

для p-распада -«? _z+^A_tY + _°_te.

Правила смещения диктуются законами сохранения электрического заряда и сохранения массы (точнее, массового числа, поскольку небольшая часть массы в этих ядерных реакциях переходит в энергию). Если дочерние ядра также подвержены а-раснаду, то возникает целая цепочка превращений с образованием семейства радиоактивных ядер — вплоть до стабильного изотопа.

Энергия связи а-частицы составляет 28 МэВ, что соответствует удельной энергии связи 7 МэВ на нуклон. Поэтому а-распад не может происходить у ядер из середины таблицы Менделеева, у которых удельная энергия связи составляет 8 МэВ на нуклон и более, и спонтанный а-распад имеет место только у тяжелых ядер с А = 140-Н60 и А > 200. Классическим примером а-раснада является распад ядер урана с образованием ядер тория ²адТЬ:

Механизм а-распада реализуется следующим образом. Сначала в результате случайного сближения четырех соответствующих нуклонов внутри ядра на короткое время образуется а-частица. Энергия этой частицы меньше высоты потенциального барьера, который необходимо преодолеть для выхода из ядра. По существует вероятность квантового туннелирования, которая и определяет период полураспада конкретного изотопа.

Диапазон энергий вылетающих при распаде а-частиц составляет от 4 до 9 МэВ, причем чем меньше энергия, тем больше период полураспада. Это согласуется с теорией туннельного эффекта, в соответствии с которой чем больше энергия а-частиц, тем больше вероятность туннелирования и тем скорей радиоактивный атом распадется.

Спектр энергий а-частиц при а-раснаде является дискретным. Объяснить это можно тем, что дочерние ядра образуются не только в основном, но и в возбужденных состояниях. Эта энергия возбуждения обычно выделяется в виде у-излучения.

При попадании в вещество а-частицы интенсивно ионизируют атомы и теряют энергию. Проникающая способность а-частиц невелика, и они задерживаются слоем воздуха в несколько сантиметров или слоем биоткани в десятки микрометров.

Явление p-распада (или электронного распада) проявляется в вылете электрона из ядра. Спектр этих электронов непрерывный: от 0 до ?_тах, что противоречит дискретности ядерных возбужденных состояний. Другая проблема состоит в том, что при вылете электрона число нуклонов в ядре не меняется, поэтому нс меняется и спин ядра. Но с другой стороны, вылет электрона со спином й/2 по законам квантования должен изменить спин ядра на ту же величину Й/2.

В 1931 г. В. Паули для решения этих противоречий предположил, что при p-распаде вместе с электроном рождается еще одна частица с нулевым зарядом, спином Й/2 и нулевой (или почти пулевой — меньше 10 ⁵ т_е) массой. Впоследствии эту труднонаходимую частицу назвали антинейтрино и обозначили v. Выяснилось, что р-распад является не внутриядерным, а внутринуклонным процессом — процессом распада нейтрона. Поэтому более точная формула p-раснада выглядит так:

Такое превращение энергетически выгодно, поскольку масса нейтрона превышает суммарную массу протона и электрона. Поэтому неудивительно, что в свободном состоянии нейтрон вообще является нестабильной частицей с периодом полураспада всего 10,5 мин.

(3-распад — проявление слабого взаимодействия, которое является одним из четырех фундаментальных взаимодействий наряду с гравитационным, электромагнитным и сильным взаимодействиями. Свое название слабое взаимодействие получило потому, что оно гораздо слабей двух других характерных взаимодействий ядерной физики (сильного и электромагнитного). Впрочем, слабое взаимодействие все же значительно сильнее гравитационного взаимодействия. Слабое взаимодействие является короткодействующим и проявляется на расстояниях примерно 10 ¹⁸ м — значительно меньших размера атомного ядра.

Именно антинейтрино уносит часть энергии при [3-раснаде, что приводит к непрерывному спектру электронов. Образование антинейтрино позволило объяснить и сохранение спина ядра при (3-распаде — спин электрона попросту компенсируется спином антинейтрино.

Типичным примером [3-распада является превращение изотопа водорода трития в гелий:

Часто p-распадом называют еще два вида распада, связанных с взаимным превращением нейтрона и протона ядра.

Так, при позитронном распаде протон ядра распадается на нейтрон, позитрон и нейтрино. Позитрон (антиэлектрон) ₊®е — это частица с массой электрона, но с положительным зарядом. Нейтрино v и антинейтрино v похожи по основным характеристикам (нулевой заряд, спин h /2 и нулевая или почти нулевая масса), по отличаются по дополнительным характеристикам (знаку лептонного заряда и сниральности). Реакция позитронного распада энергетически невыгодна, но недостающая энергия может восполняться ядром.

При электронном захвате электрон атома захватывается протоном ядра с образованием нейтрона и нейтрино.

При попадании в вещество [3-частицы ионизируют атомы и теряют энергию. Проникающая способность [3-частиц выше, чем а-частиц. Например, электроны с энергией 1 МэВ задерживаются слоем воздуха в несколько метров или слоем биоткани в несколько миллиметров. Следует учитывать, что р-частицы в веществе генерируют тормозное излучение с более высокой проникающей способностью.