Характеристика явления радиоактивности.

Радиоактивностью называется способность атомного ядра самопроизвольно распадаться с испусканием частиц.
Радиоактивный распад ядра возможен в том случае, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы M исходного ядра суммы масс m_i продуктов распада,

M > ∑ m_i.

Это условие является необходимым, но не всегда достаточным. Радиоактивный распад может быть запрещен другими законами сохранения – сохранения момента количества движения, электрического заряда, барионного заряда и другими.
Радиоактивный распад характеризуется временем жизни радиоактивного изотопа, типом испускаемых частиц, их энергиями.
Основными видами радиоактивного распада являются:

· α -распад – испускание атомным ядром α -частицы;

· β -распад – испускание атомным ядром электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, захват ядром атомного электрона с испусканием нейтрино;

· γ -распад – испускание атомным ядром γ -квантов;

· спонтанное деление – распад атомного ядра на два или три осколка сравнимой массы.

К более редким видам радиоактивного распада относятся:

· двойной β -распад − испускание атомным ядром двух электронов и двух антинейтрино, испускание атомным ядром двух позитронов и двух нейтрино, захват атомным ядром электрона с испусканием позитрона и двух нейтрино,

· кластерная радиоактивность − испускание атомным ядром лёгких ядер от ¹²C до ³²S,

· протонная радиоактивность − испускание протонов из основного состояния ядра,

· двухпротонная радиоактивность − испускание двух протонов из основного состояния ядра,

· нейтронная радиоактивность − испускание нейтронов из основного состояния ядра.

Во всех типах радиоактивного распада (кроме γ -распада) изменяется состав ядра – число протонов Z, массовое число A или и то и другое одновременно.
На характеристики радиоактивного распада существенное влияние оказывает взаимодействие, вызывающее распад. α ‑ распад вызывается сильным взаимодействием. β -распад вызывается слабым взаимодействием, а гамма-распад − электромагнитным.
Существуют различные причины, в силу которых времена жизни нестабильных ядер могут изменяться на несколько порядков.

· Малая интенсивность взаимодействия, за счет которого происходит распад.

· Испускание тяжелых положительно заряженных частиц сильно подавляется потенциальным барьером.

· Время жизни радиоактивного ядра сильно зависит от энергии, выделяющейся при распаде. Если эта энергия мала, то время жизни резко возрастает. Сильной зависимостью от энергии распада Q характеризуются α -распад и слабое взаимодействие.

· Время жизни радиоактивного ядра сильно зависит от разности значений спинов исходного и конечного ядер.

Для характеристики скорости (вероятности) радиоактивного распада используются три взаимосвязанные величины - постоянная распада λ, среднее время жизни τ и период полураспада T_1/2.