Хиймэл цацраг идэвхт бодисыг Ирен (1897-1956) ба Фредерик (1900-1958) Жолио-Кюри нар нээсэн. 1934 оны 1-р сарын 15-нд Парисын Шинжлэх Ухааны Академийн хурал дээр тэдний тэмдэглэлийг Ж.Перрин танилцуулав. Ирен, Фредерик нар альфа тоосонцороор бөмбөгдсөний дараа зарим хөнгөн элементүүд болох магни, бор, хөнгөн цагаан нь позитрон ялгаруулдаг болохыг тогтоожээ. Дараа нь тэд тухайн үед мэдэгдэж байсан цөмийн өөрчлөлтийн бүх тохиолдлуудаас ялгаатай байсан энэхүү ялгаралтын механизмыг тогтоохыг оролдов. Эрдэмтэд альфа тоосонцор (полони)-ийн эх үүсвэрийг хөнгөн цагаан тугалган цааснаас нэг миллиметрийн зайд байрлуулсан байна. Дараа нь тэд түүнийг арав орчим минутын турш цацрагт хордуулсан. Гейгер-Мюллерийн тоолуур нь тугалган цаас нь цацраг ялгаруулдаг болохыг харуулсан бөгөөд түүний эрчим нь цаг хугацаа өнгөрөх тусам экспоненциалаар буурч, хагас задралын хугацаа 3 минут 15 секунд байна. Бор болон магнийн туршилтанд хагас задралын хугацаа 14 ба 2.5 минут байв. Гэвч устөрөгч, лити, нүүрстөрөгч, бериллий, азот, хүчилтөрөгч, фтор, натри, кальци, никель, мөнгөтэй хийсэн туршилтуудад ийм үзэгдэл илрээгүй. Гэвч Жолио-Кюри хөнгөн цагаан, магни, борын атомуудыг бөмбөгдсөний улмаас үүссэн цацрагийг полони бэлдмэлд ямар нэгэн хольц байгаагаар тайлбарлах боломжгүй гэж дүгнэжээ. К.Манолов, В.Тютюнник нар "Атомын намтар" номондоо "Үүлийн камер дахь бор, хөнгөн цагааны цацрагийн шинжилгээ нь позитроны урсгал болохыг харуулсан" гэж бичжээ. Эрдэмтэд цөмийн өөрчлөлтийн бүх мэдэгдэж буй тохиолдлуудаас эрс ялгаатай шинэ үзэгдэлтэй тулгарч байгаа нь тодорхой болов. Тэр үеийг хүртэл мэдэгдэж байсан цөмийн урвалууд нь тэсрэх шинж чанартай байсан бол полонигийн альфа туяагаар цацруулсан зарим гэрлийн элементүүдээс эерэг электронууд ялгарах нь альфа цацрагийн эх үүсвэрийг арилгасны дараа бага эсвэл бага хугацаагаар үргэлжилсэн. Тухайлбал, борын хувьд энэ хугацаа хагас цаг хүрдэг” гэв. Жолио-Кюри энд гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн бид ярьж байнапозитроны ялгаруулалтаар илэрдэг бодит цацраг идэвхт байдлын тухай. Шинэ нотлох баримт шаардлагатай байсан бөгөөд юуны түрүүнд холбогдох цацраг идэвхт изотопыг тусгаарлах шаардлагатай байв. Рутерфорд, Кокрофт нарын судалгаан дээр үндэслэн Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар хөнгөн цагааны атомыг полониум альфа тоосонцороор бөмбөгдөхөд юу болохыг тогтоож чадсан. Нэгдүгээрт, альфа бөөмсийг хөнгөн цагааны атомын цөмд барьж авдаг бөгөөд эерэг цэнэг нь хоёр нэгжээр нэмэгдэж, үүний үр дүнд эрдэмтэд "радиофосфор" гэж нэрлэдэг цацраг идэвхт фосфорын атомын цөм болж хувирдаг. Энэ процесс нь нэг нейтроны ялгаралт дагалддаг тул үүссэн изотопын масс дөрөв биш гурван нэгжээр нэмэгдэж, 30-тай тэнцэнэ. Фосфорын тогтвортой изотоп нь 31 масстай. “Радиофосфор” 15 цэнэгтэй, 30 масстай, хагас задралын хугацаа нь 3 минут 15 секунд, нэг позитрон ялгаруулж, цахиурын тогтвортой изотоп болж хувирдаг. Хөнгөн цагаан нь фосфор болж, дараа нь 14-ийн цэнэгтэй, 30-ийн масстай цахиур болж хувирдаг цорын ганц бөгөөд маргаангүй нотолгоо нь зөвхөн эдгээр элементүүдийг тусгаарлаж, тэдгээрийн чанарын химийн урвалыг ашиглан тодорхойлох явдал юм. Тогтвортой нэгдлүүдтэй ажилладаг химичүүдийн хувьд энэ нь энгийн ажил байсан ч Ирен, Фредерик хоёрын хувьд нөхцөл байдал огт өөр байсан: тэдний үйлдвэрлэсэн фосфорын атомууд ердөө гуравхан минут үргэлжилдэг байв. Химичид энэ элементийг илрүүлэх олон арга байдаг ч бүгд урт хугацааны тодорхойлолт шаарддаг. Тиймээс химичүүдийн санал нэгтэй байсан: фосфорыг ийм гэж тодорхойлох богино хугацааболомжгүй. Гэсэн хэдий ч Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр "боломжгүй" гэдэг үгийг хүлээн зөвшөөрөөгүй. Хэдийгээр энэ "боломжгүй" ажил нь хүнд хүчир хөдөлмөр, хурцадмал байдал, ур чадвар, эцэс төгсгөлгүй тэвчээр шаардсан ч үүнийг шийдэж чадсан. Цөмийн өөрчлөлтийн бүтээгдэхүүний гарц маш бага, хувиралд орсон бодисын масс нь ердөө л хэдхэн сая атом байсан ч үүнийг бий болгох боломжтой байв. химийн шинж чанарүүссэн цацраг идэвхт фосфор. Хиймэл цацраг идэвхт бодисын нээлтийг тэр даруйд нь энэ зууны хамгийн том нээлтүүдийн нэг гэж үнэлэв. Үүнээс өмнө зарим элементэд агуулагдаж байсан цацраг идэвхт бодисыг хүн үүсгэж, устгаж, өөр аргаар өөрчлөх боломжгүй байв. Жолио-Кюри хос шинэ цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авснаар цацраг идэвхт бодисыг зохиомлоор үүсгэсэн анхны хүмүүс юм. Эрдэмтэд агуу зүйлийг урьдчилан таамагласан онолын үнэ цэнэЭнэ нээлт ба түүний боломжууд практик хэрэглээбиологи, анагаах ухаанд. Дараа жил нь хиймэл цацраг идэвхт бодисыг нээсэн Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар шагнагдсан. Нобелийн шагналхимийн чиглэлээр. Эдгээр судалгааг үргэлжлүүлж, Италийн эрдэмтэн Ферми нейтроноор бөмбөгдөх нь хиймэл цацраг идэвхт бодис үүсгэдэг болохыг харуулсан. хүнд металлууд. Энрико Ферми (1901-1954) Ромд төрсөн. Хүүхэд байхдаа ч гэсэн Энрико математик, физикт маш их авьяастай байсан. Бие даан боловсролын үр дүнд олж авсан эдгээр шинжлэх ухааны гайхалтай мэдлэг нь түүнд 1918 онд тэтгэлэг авч, дээд сургуульд орох боломжийг олгосон. энгийн сургуульПизагийн их сургуульд. Дараа нь Энрико Ромын их сургуулийн химичдэд зориулсан математикийн багшаар түр зуурын байр сууриа хүлээн авав. 1923 онд тэрээр Макс Борнтой уулзахаар Герман руу, Гёттинген рүү бизнес аялалаар явсан. Италид буцаж ирээд Ферми 1925 оны 1-р сараас 1926 оны намар хүртэл Флоренцийн их сургуульд ажилласан. Энд тэрээр "чөлөөт дэд профессор"-ын анхны эрдмийн зэрэг хүртэж, хамгийн чухал нь өөрийн алдартай бүтээлквант статистик дээр. 1926 оны 12-р сард тэрээр шинээр байгуулагдсан тэнхимийн профессорын албан тушаалыг авчээ онолын физикРомын их сургуульд. Энд тэрээр залуу физикчдийн багийг зохион байгуулсан: Расетти, Амальди, Сегре, Понтекорво болон бусад. Итали сургуульорчин үеийн физик. 1927 онд Ромын их сургуульд онолын физикийн анхны тэнхим байгуулагдахад түүний даргаар олон улсад нэр хүндтэй болсон Ферми сонгогджээ. Энд Италийн нийслэлд Ферми хэд хэдэн шилдэг эрдэмтдийг өөртөө нэгтгэж, орчин үеийн физикийн анхны сургуулийг байгуулжээ. Олон улсын шинжлэх ухааны хүрээлэлд үүнийг Ферми бүлэг гэж нэрлэж эхэлсэн. Хоёр жилийн дараа Ферми томилогдов Бенито Муссолинишинээр бий болсон гишүүний хүндэт албан тушаалд Хатан хааны академиИтали. 1938 онд Ферми физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Шийдвэрт Нобелийн хорооЭнэ шагналыг Ферми "шинэ зүйл байгааг харуулсаны төлөө" олгосон гэж хэлсэн цацраг идэвхт элементүүднейтроноор цацраг туяагаар олж авсан ба үүнтэй холбоотой удаан нейтроноос үүссэн цөмийн урвалын нээлт." Энрико Ферми хиймэл цацраг идэвхт бодисын талаар 1934 оны хавар Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр хоёр үр дүнгээ нийтэлсэн даруйд мэдсэн. Ферми Жолио-Кюригийн туршилтыг давтахаар шийдсэн боловч тэс өөр замаар нейтроныг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашигласан. Ферми дараа нь бусад физикчдийн нейтронд үл итгэх шалтгаан болон өөрийн азтай таамаглалыг тайлбарлав: "Нейтроныг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашиглах нь бараг устгаж болох нейтроны тоо хэмжээлшгүй их сул талтай байдаг." бага тоо-аас хүлээн авсан альфа тоосонцор цацраг идэвхт эх үүсвэр, эсвэл өндөр хүчдэлийн төхөөрөмжид хурдасгасан протон ба дейтероны тоо. Гэхдээ энэ сул тал нь нейтронуудын хиймэл цөмийн хувиргалт хийх үр ашгийн ачаар хэсэгчлэн нөхөгддөг. Тэд орсон их хэмжээгээрцөмийн өөрчлөлтийг бий болгох чадвартай. Нейтроноор идэвхжиж болох элементүүдийн тоо бусад төрлийн бөөмсөөр идэвхждэг элементүүдийн тооноос хамаагүй их байна." 1934 оны хавар Ферми элементүүдийг нейтроноор цацруулж эхлэв. Фермигийн "нейтрон буу" нь хэдхэн см урттай жижиг хоолой байв. Тэдгээр нь нарийн ширхэгтэй бериллийн нунтаг ба радийн ялгаралтын "холимог" -оор дүүргэгдсэн байв. Ферми ийм нэг нейтроны эх үүсвэрийг ингэж тодорхойлсон байдаг: “Энэ бол ердөө 1.5 см хэмжээтэй шилэн хоолой байсан... дотор нь бериллийн ширхэгүүд байсан; Хоолойг гагнахын өмнө түүнд тодорхой хэмжээний радийн ялгаралтыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байв. Радоноос ялгарч буй альфа тоосонцор бериллийн атомуудтай их хэмжээгээр мөргөлдөж, нейтрон үүсгэдэг... Туршилтыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ. Хөнгөн цагаан эсвэл төмрийн хавтанг нейтроны эх үүсвэрийн ойролцоо байрлуулж, хэдэн минут, цаг эсвэл өдрийн турш (тодорхой тохиолдлоос хамааран) үлдээнэ. Эх үүсвэрээс ялгарах нейтронууд нь бодисын цөмтэй мөргөлддөг. Энэ тохиолдолд олон төрлийн цөмийн урвал явагддаг...” Энэ бүхэн амьдрал дээр ямар харагдаж байв? Судалж буй дээж нь байсан заасан хугацааэрчимтэй нейтроны цацрагийн дор Фермигийн ажилчдын нэг нь дээжийг өөр лабораторид байрлах Гейгер-Мюллерийн тоолуур руу гүйж, тоолуурын импульсийг бүртгэсэн. Эцсийн эцэст олон шинэ хиймэл радиоизотопууд богино настай байсан. 1934 оны 3-р сарын 25-ны өдрийн анхны мэдээнд Ферми хөнгөн цагаан, фторыг бөмбөгдөж, электрон ялгаруулдаг натри, азотын изотопуудыг (Жолиот-Кюри шиг позитрон биш) олж авсан гэж мэдээлсэн. Нейтроны бөмбөгдөлт арга нь маш үр дүнтэй болох нь батлагдсан бөгөөд Ферми задрал үүсгэх энэхүү өндөр үр ашиг нь "альфа бөөмс ба протоны эх үүсвэртэй харьцуулахад одоо байгаа нейтроны эх үүсвэрийн сул талыг бүрэн нөхдөг" гэж бичжээ. Үнэн хэрэгтээ маш их зүйлийг мэддэг байсан. Нейтронууд шатсан атомын цөмд хүрч, түүнийг хувиргадаг тогтворгүй изотоп, энэ нь аяндаа ялзарч, ялгардаг. Энэ цацрагт үл мэдэгдэх зүйл оршдог: зохиомлоор үйлдвэрлэсэн изотопуудын зарим нь бета туяа, бусад нь гамма цацраг, нөгөө хэсэг нь альфа бөөмсийг ялгаруулдаг. Өдөр бүр зохиомлоор олж авсан тоо цацраг идэвхт изотопууднэмэгдсэн. Атомын нарийн төвөгтэй хувирлыг ойлгохын тулд цөмийн шинэ урвал бүрийг ойлгох шаардлагатай байв, учир нь зөвхөн үүнийг мэдсэнээр л диаграммыг төсөөлж болно. цацраг идэвхт задрал, үр дүнд хүргэх элементийг урьдчилан таамаглах эцсийн үр дүн. Дараа нь химич нарын ээлж ирэв. Тэд үүссэн атомуудыг тодорхойлох ёстой байв. Энэ нь бас цаг хугацаа шаардсан. Ферми "нейтрон буу"-аа ашиглан фтор, хөнгөн цагаан, цахиур, фосфор, хлор, төмөр, кобальт, мөнгө, иодыг бөмбөгдөв. Эдгээр бүх элементүүд идэвхжсэн бөгөөд ихэнх тохиолдолд Ферми үүссэн цацраг идэвхт элементийн химийн шинж чанарыг илтгэж болно. Тэрээр энэ аргаар судалсан 68 элементийн 47-г нь идэвхжүүлж чаджээ. Амжилтаасаа урам зориг авч, Ф.Расетти, О.Дагостино нартай хамтран торий, уран зэрэг хүнд элементүүдийг нейтроноор бөмбөгдсөн. "Туршилтууд нь ердийн идэвхтэй хольцоос өмнө нь цэвэршүүлсэн хоёр элемент нь нейтроноор бөмбөгдөх үед хүчтэй идэвхждэг болохыг харуулсан." 1934 оны 10-р сарын 22-нд Ферми үндсэн нээлт хийсэн. Нейтроны эх үүсвэр болон идэвхжүүлсэн мөнгөн цилиндрийн хооронд парафины шаантаг байрлуулснаар Ферми шаантаг нь нейтроны идэвхийг бууруулаагүй, харин бага зэрэг нэмэгдүүлснийг анзаарчээ. Ферми энэ нөлөө нь парафинд устөрөгч байгаатай холбоотой гэж дүгнэж, олон тооны устөрөгч агуулсан элементүүд задралын идэвхжилд хэрхэн нөлөөлөхийг туршихаар шийджээ. Эхлээд парафин, дараа нь усаар туршилт хийсний дараа Ферми идэвхжил хэдэн зуун дахин нэмэгдсэнийг тэмдэглэв. Фермигийн туршилтууд асар их үр ашгийг харуулсан удаан нейтронууд. Гэхдээ туршилтын гайхалтай үр дүнгээс гадна тэр жилдээ Ферми онолын хувьд гайхалтай амжилтанд хүрсэн. 1933 оны 12-р сарын итали хэл дээр аль хэдийн гарсан шинжлэх ухааны сэтгүүлТүүний бета задралын талаарх урьдчилсан бодлыг нийтэлсэн. 1934 оны эхээр түүний "Бета цацрагийн онолын зүг" хэмээх сонгодог нийтлэл хэвлэгджээ. Өгүүллийн зохиогчийн хураангуйд: "Нейтрино оршин тогтноход үндэслэсэн бета задралын тоон онолыг санал болгож байна: энэ тохиолдолд электрон ба нейтрино ялгаралтыг ялгаралтай адилтган авч үздэг. гэрлийн квантцацрагийн онол дахь өдөөгдсөн атом. Томъёо нь цөмийн амьдралын хугацаа болон бета цацрагийн тасралтгүй спектрийн хэлбэрээс гаралтай; гарсан томъёог туршилттай харьцуулсан." Ферми энэ онолын хувьд нейтрино таамаглал болон цөмийн протон-нейтроны загварыг бий болгосон бөгөөд энэ загварт зориулж Хайзенбергийн санал болгосон изотоник эргэлтийн таамаглалыг хүлээн зөвшөөрсөн. Фермигийн илэрхийлсэн санаан дээр үндэслэн Хидеки Юкава 1935 онд одоо пи мезон буюу пион гэгддэг шинэ энгийн бөөмс бий болно гэж таамаглаж байсан. Фермигийн онолыг тайлбарлахдаа Ф Расетти: "Үүний үндсэн дээр түүний бүтээсэн онол бараг өөрчлөгдөөгүй хоёр жил хагасыг тэсвэрлэх чадвартай болсон. хувьсгалт хөгжил цөмийн физик. Үүнийг тэмдэглэж болно физик онолИйм эцсийн хэлбэрээр төрөх нь ховор."

Цацраг идэвхит байдал нь зарим хүмүүсийн чадвар юм химийн элементүүд(уран, торий, радий, калифорни) аяндаа ялзарч, үл үзэгдэх цацраг ялгаруулдаг.

Цацраг идэвхт бодис (RS) хагас задралын хугацаагаар хэмжигдэх хатуу тогтоосон хурдаар задалдаг, өөрөөр хэлбэл. бүх атомын тал хувь нь задрах хугацаа. Цацраг идэвхт задралыг ямар ч аргаар зогсоож, хурдасгах боломжгүй.

Соронзон орон дахь цацраг туяа нь цацрагийн гурван төрөлд хуваагдана.

b-цацраг нь гелий цөмийг төлөөлдөг эерэг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал бөгөөд ойролцоогоор 20,000 км / с хурдтай хөдөлдөг, өөрөөр хэлбэл. 35,000 дахин хурдан орчин үеийн нисэх онгоц. Альфа бөөмс нь электроноос 7300 дахин хүнд байдаг. Амьтны эдэд түүний нэвтрэх чадвар нь бүр ч бага бөгөөд микроноор хэмжигддэг. Альфа бөөмс нь дэлхийн ойролцоох сансрын цацрагуудын нэг хэсэг юм (6%).

Альфа задрал нь хоёр протон, хоёр нейтроны ялгаралт дагалдаж, He 4 2 цөмийг бүрдүүлдэг бөөмийн аяндаа хувирах явдал юм.

Альфа задралын үр дүнд цөмийн цэнэг 2, массын тоо 4 нэгжээр буурдаг. Жишээ нь: зугтаж буй b бөөмийн кинетик энергийг b бөөмийн эхний ба эцсийн цөмийн массаар тодорхойлно. Үелэх системийн төгсгөлд голчлон байрладаг 200 гаруй b-идэвхтэй цөмүүд мэдэгдэж байна. Газрын ховор элементийн 20 орчим b-цацраг идэвхит изотопууд бас мэдэгдэж байна. Энд b-задрал нь N=84 нейтроны тоотой цөмд хамгийн түгээмэл тохиолддог бөгөөд тэдгээр нь b-бөөмүүдийг ялгаруулахдаа дүүргэсэн цөмийн бүрхүүлтэй (N=82) цөм болж хувирдаг. b-идэвхтэй бөөмүүдийн амьдрах хугацаа маш олон янз байдаг: 3*10 -7 сек (Po 212-ын хувьд) -аас (2-5)*10 15 жил (байгалийн изотопууд Ce 142, 144, 176) Ажиглагдсан b задралын энерги бүх хүнд цөмүүдийн хувьд 4-9 МэВ (алсын зайн б-бөөмөөс бусад) дотор, газрын ховор элементийн хувьд 2-4.5 МэВ-т оршдог.

c- цацраг - цэнэгтэй сөрөг цэнэгтэй хэсгүүдийн (электрон) урсгал. Тэдний 200,000-300,000 км/с хурд нь гэрлийн хурдтай ойртдог. Бета хэсгүүдийн масс нь устөрөгчийн массын 1/1840-тай тэнцүү байна. Бета бөөмс нь хөнгөн бөөмс юм.

g-цацраг - богино долгионы цахилгаан соронзон цацраг юм. Түүний шинж чанар нь рентген туяатай төстэй боловч илүү хурд, энергитэй боловч гэрлийн хурдаар хөдөлдөг. Спектр дээр цахилгаан соронзон долгионЭдгээр туяа нь баруун талд бараг байр сууриа эзэлдэг. Тэдний араас зөвхөн сансрын туяа л байдаг. Гамма цацрагийн энерги дунджаар 1.3 МэВ (мегаэлектронвольт) байна. Энэ бол маш өндөр энерги юм. Гамма туяаны долгионы хэлбэлзлийн давтамж 10 20 дахин/сек, өөрөөр хэлбэл гамма туяа нь маш хатуу туяа бөгөөд нэвтрэх чадал нь өндөр. Тэд хүний ​​биед саадгүй дамждаг.

Зарим хүмүүсийн хувьд цөмийн урвалуудХүчтэй нэвтэрч буй цацраг нь цахилгаан ба соронзон орны нөлөөгөөр хазайдаггүй. Эдгээр туяа нь хэдэн метр зузаантай хар тугалганы давхаргад нэвтэрдэг. Энэ цацраг нь төвийг сахисан цэнэгтэй бөөмсийн урсгал юм. Эдгээр хэсгүүдийг нейтрон гэж нэрлэдэг.

Нейтроны масс нь протоны масстай тэнцүү байна. Нейтронууд байдаг өөр өөр хурдтай, дунджаар гэрлийн хурдаас бага. Хурдан нейтронууд 0.5 МэВ ба түүнээс дээш түвшний энергийг хөгжүүлэх, удаан - фракцаас хэдэн мянган электрон вольт хүртэл. Нейтронууд нь цахилгаан саармаг хэсгүүдийн хувьд гамма туяа шиг өндөр нэвтрэх чадвартай байдаг. Нейтроны урсгалын сулрал нь гол төлөв бусад атомын цөмтэй мөргөлдөх, нейтроныг атомын цөмд барьж авснаас болж үүсдэг. Тиймээс, хөнгөн цөмтэй мөргөлдөхөд нейтронууд эрчим хүчээ их хэмжээгээр алддаг боловч ус, парафин, хүний ​​биеийн эд, нойтон бетон, хөрс зэрэг устөрөгч агуулсан хөнгөн бодисууд нь нейтроныг хамгийн сайн зохицуулагч, шингээгч юм.

Байгальд олон тооны химийн элементүүд цацраг ялгаруулдаг. Эдгээр элементүүдийг цацраг идэвхт элемент гэж нэрлэдэг бөгөөд процессыг өөрөө байгалийн цацраг идэвхт бодис гэж нэрлэдэг. Асар их даралт, температур, соронзон ба цахилгаан орон ч цацраг идэвхт цацрагийн үйл явцад ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Цацраг идэвхт цацраг нь элементийн цөмийн хувиралтай холбоотой байдаг. Байгалийн цацраг идэвхт задралын хоёр төрөл байдаг.

Альфа задрал, цөм нь альфа бөөмсийг ялгаруулдаг. Энэ төрлийн задралын үед нэг цөм үргэлж хоёр нэгжээр бага цэнэгтэй, дөрвөн нэгжээр бага масстай өөр нэг элементийн цөмийг үүсгэдэг. Жишээлбэл, радиум задарч, радон болж хувирдаг:

Ra 88 226 > Тэр 2 4 + Rn 86 222

Цөмөөс бета бөөмс ялгардаг бета задрал. Бета бөөм нь өөр өөр цэнэгтэй байдаг тул бета задрал нь электрон эсвэл позитрон байж болно.

Цахим задрал нь ижил масстай боловч нэг дахин их цэнэгтэй элемент үүсгэдэг. Ингэж тори нь протактин болж хувирдаг.

Th 90 233 >Pa 91 233 + e -1 + g - квант.

Позитрон задралын үед цацраг идэвхт элемент эерэг бөөмөө алдаж, ижил масстай боловч нэг дахин бага цэнэгтэй элемент болж хувирдаг. Тиймээс магнийн изотоп нь натри болж хувирдаг.

Mg 12 23 > Na 11 23 + e +1 + g- квант.

Альфа бөөмсийн цацрагийг хөнгөн цагаан хавтан дээр чиглүүлснээр тэд анх удаа фосфорын P 15 30 хиймэл цацраг идэвхт изотопыг олж авав.

Al 13 27 + Тэр 2 4 > P 15 30 + n 0 1

Ийм аргаар олж авсан изотопуудыг хиймэл цацраг идэвхт бодис гэж нэрлэж, задрах чадварыг нь хиймэл цацраг идэвхт бодис гэж нэрлэжээ. Одоогийн байдлаар 900 гаруй хиймэл цацраг идэвхт изотопыг олж авсан байна.

Тэдгээрийг судлахын тулд анагаах ухаан, биологид өргөн ашигладаг химийн хувиргалтбиед. Энэ аргыг хаяглагдсан атомын арга гэж нэрлэдэг.

jan Масс хадгалах хууль - Химийн урвалд орж буй бодисын масс нь урвалын үр дүнд үүссэн бодисын масстай тэнцүү байна.

Атом-молекулын онолыг М.В. Ломоносов 1741. Хуулийн үндсэн заалтууд:

1) бүх бодис нь "корпускул" (молекул) -аас бүрддэг;

2) молекулууд нь "элементүүд" (атомууд) -аас бүрддэг;

3) бөөмс - молекул ба атомууд - тасралтгүй хөдөлгөөнд байдаг. Биеийн дулааны төлөв байдал нь тэдгээрийн хэсгүүдийн хөдөлгөөний үр дүн юм;

4) энгийн бодисын молекулууд нь ижил атом, молекулуудаас бүрддэг нарийн төвөгтэй бодисууд- өөр өөр атомуудаас. Атом-молекулын онолыг 1860 онд эцэслэн тогтоожээ.

Пөсөлтийн бодисууд- нарийн төвөгтэй бодисоос ялгаатай нь зөвхөн нэг химийн элементийн атомуудаас бүрдэх бодисууд. Атомуудын хоорондох химийн холбооноос хамааран энгийн бодисууд байж болнометаллууд (Na, Mg, Al, Bi гэх мэт) баметалл бус

(H 2, N 2, Br 2, Si гэх мэт)Химийн элемент

- үелэх систем дэх серийн (атомын) дугаартай давхцаж байгаа ижил цөмийн цэнэгтэй, протоны тоотой атомуудын цуглуулга.

Химийн элемент бүр өөрийн гэсэн нэр, тэмдэгтэй байдаг бөгөөд үүнийг Менделеевийн элементүүдийн үечилсэн системд өгөгдсөн байдаг.

Найрлагын тогтвортой байдлын хууль - ямар нэгэн тодорхой химийн цэвэр нэгдэл, түүнийг бэлтгэх аргаас үл хамааран ижил химийн элементүүдээс бүрддэг.

Олон тооны харьцааны хууль нь химийн стехиометрийн хуулиудын нэг юм: хэрэв хоёр элемент өөр хоорондоо нэгээс олон нэгдэл үүсгэдэг бол нөгөө элементийн ижил масс дахь нэг элементийн масс

ихэвчлэн жижиг бүхэл тоо гэж үздэг.Эзлэхүүний харьцааны хууль: ижил нөхцөлд (температур ба даралт) урвалд орж буй хийн эзэлхүүн нь бүхэл тоогоор бие биентэйгээ хамааралтай байдаг.

Элементийн атомын масс- энэ нь түүний атомын массыг 12С атомын массын 1/12-д харьцуулсан харьцаа юм. Атомуудмолекулууд хоорондоо валентийн дагуу тодорхой дарааллаар холбогддог. Молекул дахь атом хоорондын бондын дарааллыг түүний гэж нэрлэдэг химийн бүтэцба нэг бүтцийн томьёогоор (бүтцийн томъёо) тусгагдсан болно.

Молекулын жин

атомын массын нэгжээр илэрхийлсэн молекулын масс. Тоон хувьд молийн масстай тэнцүү. Мэнгэ нь тухайн бодисын тоо хэмжээний нэгж юм. Энэ нь 6.02 1023 ширхэг (молекул, атом эсвэл бусад хэсгүүд) агуулсан бодисын (эсвэл түүний хэсэг) хэмжээ юм.Авагадрогийн хууль

Мэнгэ нь тухайн бодисын тоо хэмжээний нэгж юм. Энэ нь 6.02 1023 ширхэг (молекул, атом эсвэл бусад хэсгүүд) агуулсан бодисын (эсвэл түүний хэсэг) хэмжээ юм.

Тэнцэхүйц-Энэ нь ион солилцооны урвал дахь устөрөгчийн катион эсвэл исэлдэлтийн урвал дахь электронтой хавсарч, ялгаруулж эсвэл өөр аргаар түүнтэй тэнцэх бодит эсвэл зохиомол бөөмс юм.

эквивалентийн хууль: бүх бодис эквивалент харьцаагаар урвалд ордог. Валент нь атомын өмч юм энэ элементийннэгдэлд өөр элементийн тодорхой тооны атомыг нэмэх буюу солих

Авогадрогийн хууль нь энгийн хийн молекулуудыг бүрдүүлдэг атомын тоог тодорхойлох боломжийг бидэнд олгодог. Устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот, хлор агуулсан урвалын эзлэхүүний харьцааг судалснаар эдгээр хийн молекулууд нь хоёр атомт шинж чанартай болохыг тогтоожээ. Тиймээс эдгээр хийн аль нэгнийх нь харьцангуй молекулын массыг тодорхойлж, талыг нь хуваах замаар харгалзах элементийн харьцангуй атомын массыг нэн даруй олж болно. Жишээлбэл, ийм зүйл олдсон молекул жинхлор 70.90; Тиймээс хлорын атомын масс 35.45-тай тэнцүү байна.

Валентхимийн элементийн атом үүсэх чадвар тодорхой тообусад элементийн атомуудтай химийн холбоо.

Дотоод e нь молекулын харилцан үйлчлэлийн энерги ба молекулын дулааны хөдөлгөөний нийлбэр юм. Дотоод энерги нь системийн төлөв байдлын өвөрмөц функц юм

Ковалентын холбоо нь эсрэг талын спинтэй хоёр электроноос үүсдэг ба энэ электрон хосхоёр атомд хамаардаг.

атом дахь электронуудын энергийн төлөв байдал.

Үндсэнквант тоо - энергийн түвшний тоог харуулсан бүхэл тоо. Тодорхойлдогэлектрон энерги

өгөгдсөн эрчим хүчний түвшинг эзэлдэг.Энэ нь үндсэн, тойрог зам, соронзон квант тоо, спин зэргийг багтаасан цуврал квант тоонуудын анхных юм. Орбитын квант тоо - квант физикийн хувьд атом дахь электрон долгионы функцын далайцын тархалтын хэлбэр, өөрөөр хэлбэл электрон үүлний хэлбэрийг тодорхойлдог квант тоо ℓ.Үндсэн (радиаль) -аар тодорхойлсон эрчим хүчний түвшний дэд түвшинг тодорхойлдог.

квант тоо nмөн утгыг авч чаддаг Энэ нь операторын хувийн утга юмтойрог замын момент электрон, электроны өнцгийн импульсээс ялгаатай:

j- чөлөөт атомаас электроныг зайлуулахад шаардагдах хамгийн бага энергийг илэрхийлнэ.

Атомын иончлолын энергид дараах хүчин зүйлс хамгийн их нөлөөлдөг.

үр дүнтэй цөмийн цэнэг, энэ нь цөмийг хамгаалдаг атом дахь электронуудын тооноос хамаардаг ба дотоод тойрог замын гүнд байрладаг;

атомтай хамгийн сул холбогдож, иончлолын үед түүнийг орхих гадаад электроны хамгийн их цэнэгийн нягт хүртэл цөмөөс радиаль зай;

тухайн электроныг нэвтрүүлэх чадлын хэмжүүр;

гадаад (валент) электронуудын хоорондох электрон хоорондын түлхэлт.Электрон хамаарал - электрон нь атом, молекул эсвэл радикалтай нэгдэх үед ялгарах энергийн хэмжээ. Электрон хамаарлыг ихэвчлэн электрон вольтоор илэрхийлдэг. Электрон хамаарлын үнэ цэнэ нь химийн бондын мөн чанар, үүсэх үйл явцыг ойлгоход чухал ач холбогдолтойсөрөг ионууд . Электрон хамаарал их байх тусам атом нь электроныг илүү амархан хавсаргадаг. Металлын атомуудын электрон хамаарал нь металл бус атомуудын хувьд тэг, электроны хамаарал их байх тусам элемент (металл бус) ойртох тусам;идэвхгүй хий Д.И.Менделеевийн үечилсэн системд. Тиймээс энэ хугацаанд тэд эрчимжиж байнаметалл бус шинж чанарууд

хугацаа дуусах дөхөж байхад. Атом нь цөм ба түүнийг тойрсон электрон "үүл"-ээс бүрддэг. Электрон үүлэн дотор байрладагэлектронууд авч явахсөрөг цахилгаан цэнэг.Протонууд , цөмд багтсан, авч явах эерэг цэнэг.Аливаа атомын цөм дэх протоны тоо нь электрон үүл дэх электронуудын тоотой яг тэнцүү байдаг тул атом бүхэлдээ саармаг бөөмс бөгөөд нэг буюу хэд хэдэн цэнэгийг алдаж болно электронууд эсвэл эсрэгээрээ хэн нэгний электроныг барьж авдаг. Энэ тохиолдолд атом эерэг буюусөрөг цэнэг гэж нэрлэдэг.

ионИзотопууд (эртний Грек хэлнээс ισος -, "тэнцүү""ижил" , мөн τόπος -"газар" ) - ижил төстэй химийн элементийн атомын (болон цөм) сортуудатомын дугаар

, гэхдээ нэгэн зэрэг өөр өөр массын тоо.

Энэ нэр нь нэг атомын бүх изотопуудыг үелэх системийн нэг газарт (нэг эсэд) байрлуулсантай холбоотой юм: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O - хүчилтөрөгчийн гурван тогтвортой изотоп.- элементар тоосонцор эсвэл цөмийн хэлтэрхий ялгарах замаар тогтворгүй атомын цөмүүдийн найрлага аяндаа өөрчлөгдөх. Альфа, бета, гамма задралууд байдаг. Үүний дагуу тэд альфа, бета, гамма хэсгүүдийг ялгаруулдаг. Хамгийн хүчтэй нэвтрэх чадвартай ялзрал бол гамма задрал (соронзон орон зайнаас татгалздаггүй) юм. Альфа нь эерэг цэнэгтэй бөөмс юм. Бета нь сөрөг цэнэгтэй бөөмс юм.

Цацраг идэвхт элемент эсвэл изотопын цөмүүд үндсэн гурван аргаар ялзарч болох ба холбогдох цөмийн задралын урвалыг Грек цагаан толгойн эхний гурван үсгээр нэрлэсэн байна. At альфа задралХоёр протон, хоёр нейтроноос бүрдсэн гелийн атом ялгардаг - үүнийг ихэвчлэн альфа бөөмс гэж нэрлэдэг. Альфа задрал нь атом дахь эерэг цэнэгтэй протоны тоог хоёроор бууруулдаг тул альфа бөөмийг ялгаруулсан цөм нь үелэх системд түүнээс хоёр байрлалаар доогуур элементийн цөм болж хувирдаг. At бета задралцөм нь электрон ялгаруулж, элемент нэг байрлалд шилждэг урагшаа үечилсэн хүснэгтийн дагуу (энэ тохиолдолд үндсэндээ нейтрон нь яг энэ электроны цацрагаар протон болж хувирдаг). Эцэст нь, гамма задрал - Энэ гамма цацраг гэж нэрлэгддэг өндөр энергитэй фотонуудын ялгаралт бүхий цөмийн задрал. Энэ тохиолдолд цөм нь энерги алддаг боловч химийн элемент өөрчлөгддөггүй. Цацраг идэвхит элемент- химийн элемент, бүх изотопууд нь цацраг идэвхт.

1. 37. Хиймэл цацраг идэвхт байдал.

Хиймэл цацраг идэвхт байдал- олж авсан элементүүдийн бөөмийн аяндаа задрал зохиомлоорзохих цөмийн урвалаар дамжуулан. Байгалийн цацраг идэвхт шинж чанар бүхий гурван төрлийн цацраг - a, b, g нь мөн хиймэл цацраг идэвхт бодисоор ялгардаг. Гэсэн хэдий ч хиймэл цацраг идэвхт бодисын дунд байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн шинж чанаргүй өөр төрлийн задрал байдаг. Энэ бол электрон масстай, гэхдээ эерэг цэнэгтэй бөөмс болох позитрон ялгарах задрал юм. By үнэмлэхүй үнэ цэнэПозитрон ба электронуудын цэнэг тэнцүү байна. Төрөл бүрийн цөмийн урвалын үр дүнд хиймэл цацраг идэвхт бодисыг гаргаж авах боломжтой. Үүний нэг жишээ бол нейтроныг мөнгөөр ​​барьж авах урвал юм. Ийм урвал явуулахын тулд парафинаар хүрээлэгдсэн нейтроны эх үүсвэрийн ойролцоо мөнгөн хавтанг байрлуулахад хангалттай.

1. 38. Цөмийн урвал.

Цөмийн урвал- мөргөлдөх үед шинэ цөм буюу бөөмс үүсэх үйл явц. Цөмийн урвалыг анх 1919 онд Рутерфорд ажиглаж, азотын атомын цөмүүдийг α бөөмсөөр бөмбөгдөж байсан бөгөөд энэ нь хий дэх α хэсгүүдийнхээс илүү өргөн хүрээтэй хоёрдогч ионжуулагч хэсгүүд гарч ирснээр илэрсэн. . Дараа нь үүлэн камер ашиглан энэ үйл явцын гэрэл зургийг авсан.

1. 39. Химийн бүтцийн онол.

Энэ онол нь дөрвөн заалттай: 1) Молекул дахь атомууд нь валентийн дагуу тодорхой дарааллаар холбогддог. Энэ дарааллыг гэж нэрлэдэг Атомууд. 2) Бодисын шинж чанар нь молекулын чанарын болон тоон найрлагаас гадна химийн бүтцээс хамаарна. Ижил найрлагатай боловч өөр өөр бүтэцтэй бодисыг нэрлэдэг изомерууд, мөн тэдний оршин тогтнол изомеризм. 3) Молекул дахь атомууд болон атомын бүлгүүд бие биедээ шууд эсвэл бусад атомуудаар дамжин харилцан нөлөөлдөг. 4) Материйн бүтэц нь тодорхой бүтэцтэй бодисуудын нийлэгжилтийг хийх боломжтой; Бутлеров.1861

1. 40. Ковалентын холбоо.

Ковалент холбоо- хос валентын электрон үүлний давхцалаас үүссэн химийн холбоо. Харилцаа холбоог хангадаг цахим үүл гэж нэрлэдэг хуваалцсан электрон хос. Энэ нь туйлт эсвэл туйл биш байж болно. Ковалентын бондын чухал шинж чанар нь туйлшрал юм. Хэрэв молекул нь туйлын холбоогоор холбогдсон 2 атомаас бүрддэг бол ийм молекул нь туйлтай молекул юм. Энэ нь диполь юм. Диполь гэдэг нь эерэг ба сөрөг цэнэгийн төвүүд бие биенээсээ тодорхой зайд байрладаг цахилгаан саармаг систем юм. Молекулын туйлшралыг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлно диполь момент, энэ нь диполийн урт ба үр дүнтэй цэнэгийн утгын үржвэртэй тэнцүү байна. Үр дүнтэй цэнэг = 1.6 * 10 -19 С. Гадны нөлөөн дор молекулууд ба бие даасан холбоо нь полиризжих чадвар цахилгаан оронполиризац гэж нэрлэдэг. Атомын хязгаарлагдмал тооны ковалент холбоо үүсэхэд оролцох чадварыг ковалент бондын ханалт гэж нэрлэдэг. Ковалентын бондын чиглэл нь молекулуудын орон зайн бүтцийг тодорхойлдог, i.e. электрон үүлний давхцал. Зөвхөн тойрог замын тодорхой харилцан чиг баримжаагаар л тохиолддог бөгөөд энэ нь давхцах бүсэд хамгийн их электрон нягтралыг өгдөг.

Цацраг идэвхт байдлын үзэгдэл нь нэг буюу хэд хэдэн бөөмс ялгарах замаар бөөмүүд аяндаа задрахаас бүрдэнэ. Ийм задралд ордог цөмийг цацраг идэвхт гэж нэрлэдэг. Цацраг идэвхт задралд зайлшгүй шаардлагатай, гэхдээ үргэлж хангалттай биш нөхцөл бол түүний энергийн давуу тал болох нь тодорхой юм - цацраг идэвхт цөмийн масс нь задралын явцад ялгарсан бөөмс ба фрагментийн массын нийлбэрээс давах ёстой (үүнтэй төстэй зүйл нь тодорхой юм. тэгш бус байдал хангагдсан байх ёстой

цөмийн массыг харгалзах атомын массаар солих нь цацраг идэвхт задралыг авч үзэхэд яг эдгээр тэгш бус байдал юм).

байгальд байдаг их тообайгалийн цацраг идэвхт цөм, өөрөөр хэлбэл үүссэн цагаасаа өнөөг хүртэл ялзарч амжаагүй эсвэл сансрын цацрагийн нөлөөн дор тасралтгүй үүсдэг цөм. Үүний зэрэгцээ цацраг идэвхт цөмийг хиймэл аргаар олж авах боломжтой - тогтвортой цөмийг бөөмсөөр бөмбөгдөх замаар. Байгалийн болон хиймэл цацраг идэвхт бодисын хооронд физикийн зааг байхгүй.

Цацраг идэвхт бодисыг анх 1896 онд А.Беккерел нээсэн. Үүнээс өмнөхөн рентген туяа, Беккерел нар флюресцент ба рентген туяа хоорондын хамаарлыг судалсан. Флюресци хийх чадвартай ураны давсыг хар цаасан дээр боож, гэрэл зургийн хавтан дээр байрлуулав. нарны гэрэл. Энэ нь нөлөөнд автсан гэж үздэг нарны туяаураны флюресцент ба хэрэв флюресценцийн спектр нь рентген туяаг агуулдаг бол хар цаасаар дамжин өнгөрч, хавтанг харлуулна. Хэдэн өдрийн турш наргүй, бэлтгэлээ хийсэн

ураны ялтсууд хар хайрцагт хэвтэж байв. Гэсэн хэдий ч хөгжүүлсний дараа ялтсуудын хүчтэй харлалтыг илрүүлсэн. Тиймээс ураны давс өөрөө ямар нэгэн цацраг ялгаруулдаг нь тогтоогдсон.

Удалгүй бусад эрдэмтэд энэ үзэгдлийг судлах ажилд нэгдэв. 1898 он П.Кюри М.Склодовска-Кюритэй хамтран шинэ цацраг идэвхт элементүүд болох полони, радийг нээжээ. Тэд өөрсдийн боловсруулсан баяжуулах аргыг ашиглан 1902 онд их хэмжээний ураны давирхайг боловсруулах шаргуу хөдөлмөрлөсний дүнд хэд хэдэн дециграмм цэвэр радийн давс гаргаж авч чаджээ. 1903 онд цацраг идэвхит үзэгдлийн судалгаанд зориулж

Кюри нар А.Беккерелтэй хамт физикийн салбарын Нобелийн шагнал хүртжээ. "Цацраг идэвхжил" гэсэн нэр томъёог шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн. Склодовска-Кюри.

Цацраг идэвхт задралын хуулиуд. Цацраг идэвхт задрал нь үүсэх цаг хугацаа, ялгарах бөөмсийн төрөл, эрчим хүч, хэд хэдэн бөөмс ялгарах үед өнцгийн хамаарлаар тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн ялгаралтын чиглэл хоорондын харьцангуй өнцөг юм. Анхны цацраг идэвхт цөмийг эх цөм гэж нэрлэдэг ба түүний задралын бүтээгдэхүүнийг охин цөм гэж нэрлэдэг.

Ялзах үйл явц аяндаа (аяндаа) явагддаг тул дурын dt хугацааны задралын улмаас N цөмийн тооны өөрчлөлт dN зөвхөн t момент дэх цацраг идэвхт цөмийн тоогоор тодорхойлогддог ба dt хугацааны интервалтай пропорциональ байна. :

DN = λNdt, (10.34)

Энд λ нь задралын хурдыг тодорхойлдог тогтмол юм. Нэгтгэх (10.34)

t = 0 үед цөмийн тоо нь анхны N = N 0-тэй тэнцүү байна гэж үзвэл бид олж авна.

N = N 0 e - λt (10.35)

өөрөөр хэлбэл, цөмийн тоо экспоненциалаар буурдаг.

Цацраг идэвхт бөөмийн тоо буурах хурдыг (10.35) тодорхойлсон А хэмжигдэхүүнийг задралын тогтмол гэж нэрлэдэг. Энэ нь [s -1 ] хэмжээстэй бөгөөд бага зэрэг харуулах болно, нэг секундэд нэг атомын задралын магадлалыг тодорхойлдог. Цацраг идэвхт элементүүдийг тодорхойлохын тулд хагас задралын хугацаа T 1/2 гэсэн ойлголтыг мөн нэвтрүүлсэн. Энэ нь атомын боломжит тооны тал хувь нь задрах хугацааг хэлнэ.

Цацраг идэвхт задралын хуулийг (10.35) анх 1903 онд П.Кюри тогтоожээ. Тэрээр мөн хагас задралын тухай ойлголтыг нэвтрүүлж, түүний бие даасан байдлыг харуулсан гадаад нөхцөл. Үүний үндсэн дээр П.Кюри хагас задралын хугацааг тодорхойлох цаг хугацааны стандарт болгон ашиглахыг санал болгосон үнэмлэхүй насхуурай газрын чулуулаг.

Одоо цацраг идэвхт цөмийн дундаж наслалтыг тооцоолъё. Орлуулах

нөхцөл N(T 1/2) = N 0 /2 тэгшитгэлд (10.35), бид олж авна.

N 0 /2 = N 0 e - λTl/2, (10.36)

логарифмыг авч үзвэл бид хаанаас олдог

λT 1/2 = 1n2 = 0.693,

ба хагас задралын хугацаа

T 1/2 = 0.693 / λ. (10.37)

At экспоненциал хуульямар ч үед цацраг идэвхт задрал t ялзраагүй цөмийг олох магадлал 0-ээс ялгаатай. Ийм бөөмүүдийн амьдрах хугацаа т-ээс их байдаг. Үүний зэрэгцээ энэ үед ялзарсан бусад цөмүүд амьд үлджээ өөр өөр цаг хугацаа, t-ээс бага. Тухайн цацраг идэвхт изотопын дундаж ашиглалтын хугацааг ихэвчлэн дараах байдлаар тодорхойлно.

Иймээс цацраг идэвхт цөмийн дундаж наслалтын g нь тэнцүү байна харилцанзадралын тогтмолоос A. Хугацаа t өнгөрөхөд цөмийн анхны тоо e дахин багасна.

Хэмжээ

A = - dN/dt = λN

тухайн эмийн үйл ажиллагаа гэж нэрлэгддэг,

энэ нь секундэд задралын тоог тодорхойлдог. Идэвх нь бие даасан цөмд бус тодорхой хэмжээний ялзарч буй бодисын шинж чанар юм. Үйл ажиллагааны нэгж нь беккерел: 1 беккерел (Bq) нь секундэд 1 задралтай тэнцүү байна. Практикт ихэвчлэн системээс гадуурх, өмнө нь хэрэглэгдэж байсан үйл ажиллагааны нэгжийг ашигладаг - кюри: 1 кюри (Ci) нь 1 секундэд 3.7 10 10 задралын үед 1 г радид агуулагдах цөмийн задралын тоотой тэнцүү байна. ).

Цацраг идэвхт задралын төрлүүд.Дугаар руу цацраг идэвхт үйл явцα- ба β задралыг (үүнд электрон барьж авах) орно атомын бүрхүүл), γ-цацраг, цөмийн хуваагдал, түүнчлэн хойшлогдсон нейтрон ба протоны ялгаралт. Хоёр хамгийн сүүлийн үеийн процессЭнэ нь хоёр үе шаттай каскадын төрөлд хамаарна, учир нь саатсан нейтрон (протон) нь цөмөөс электрон (позитрон) ялгарсны дараа үүсдэг. Тиймээс ялгаралт нь өмнөх β задралыг тодорхойлсон хугацаагаар хойшлогддог. Бидний жагсаасан процессуудыг авч үзье.

Альфа задрал. Зөвхөн A = 140-160 бүс дэх Z > 83-тай хүнд цөм, ховор элементийн цөмүүдийн бага бүлэгт л аяндаа α задралд өртдөг. α-задралын үед анхны эх цөм нь гелий цөм (α-бөөм) ялгаруулж, протон ба нейтроны тоо тус бүр хоёр нэгжээр багасдаг охин цөм болж хувирдаг. α-идэвхтэй цөмийн хагас задралын хугацаа нь маш өргөн хязгаарт хэлбэлздэг. Жишээлбэл, 214 84 По полони изотопын хувьд энэ нь 3 10 ~ 7 с, хар тугалганы изотоп 204 82 Pb - 1.4 * 10 17 жил байна. Ялгарсан α бөөмсийн энергийн өөрчлөлтийн хүрээ нь хамаагүй бага байдаг - 4-9 МэВ, тэдгээрийн энерги бага байх тусам хагас задралын хугацаа урт байдаг. Альфа бөөмийн Е энерги ба цацраг идэвхт цөмийн хагас задралын хоорондох функциональ хамаарал сайн байна T 1/2

томъёогоор тайлбарлав

logT 1/2 = a/√Ё + b, (10.39)

1911 онд Г.Гейгер, Ж.Наталл нарын туршилтын мэдээлэлд үндэслэн олж авсан. Онолын суурьГейгер-Натталлын хуулийг 1928 онд квант механик бүтээсний дараа л Г.Гамов, бие даан Р.Гурни, Э.Кондон нарын бүтээлүүдэд хүлээн авсан бөгөөд альфа бөөмс цөмөөс гарах магадлалыг дараах байдлаар тодорхойлдог болохыг харуулсан. Кулоны саадыг нэвтлэх магадлал. Энэ үйл явцын экспоненциал шинж чанар нь доорх муж дахь долгионы функцийн экспоненциал задралаас үүдэлтэй юм.

боломжит энерги нь бөөмийн энергиэс их байх саад.

Дөрөв энгийн бөөмс, үүнээс α-бөөм нь (хоёр протон, хоёр нейтрон)-д оролцдог. нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнцөм дэх нуклонууд бөгөөд тэдгээрийг тухайн цөм дэх бусад бөөмсөөс ялгах арга байхгүй. Үүний зэрэгцээ дөрвөн нуклон санамсаргүй хандсаны үр дүнд цөмд богино хугацаанд альфа бөөмс үүсэх мэдэгдэхүйц (~ 10 ~ 6) магадлал байдаг. Гэсэн хэдий ч альфа бөөм нь цөмийг орхиж, түүнээс хангалттай хол байх үед л түүнийг болон цөмийг хоёр тусдаа бөөм гэж үзэж болно.

Хэрэв эх цөмийн E A, z-ийн холболтын энерги нь охин бөөмийн E A-4, z-2 ба α бөөмийн E α-ийн холболтын энергийн нийлбэрээс бага бол энергийн хувьд α-зарах боломжтой, өөрөөр хэлбэл хамаарал. сэтгэл хангалуун байх ёстой

ΔE = E A-4, z-2 + E α - E A, z > 0. (10.40)

α бөөмийн холболтын энерги нь 28 МэВ бөгөөд энэ нь 7 МэВ/нуклон юм.

Иймээс α-зарах нь дунд хэмжээний цөмийн, тэдгээрийн холбох энерги нь

нуклон ~ 8 МэВ.

Харагдах байдлыг анхаарч үзээрэй боломжит энергиа-бөөм болон түүний эргэн тойрон дахь бөөмс (Зураг 10.9). Цөмийн гадна богино зайн цөмийн хүч хурдан алга болж, а бөөм нь зөвхөн Кулоны цахилгаан түлхэлтээр нөлөөлдөг ба потенциал нь U coul-тэй тэнцүү байна.

U сэрүүн = 2(Z-2)e 2 /r (10.41)

Цөмийн зааг дээр хүчтэй таталцал үүсдэг цөмийн хүчнүүд, ба боломжит муруй огцом буурдаг. Цөмийн дотор потенциалыг ойролцоогоор тогтмол гэж үзэж болно.

Зурагт үзүүлсэн шиг цөм дэх альфа бөөмийн нийт энерги тэгээс их байсан ч гэсэн. 10.9, тиймээс эрч хүчтэй задралыг сонгодог физикийн үзэл баримтлалын дагуу зөвшөөрдөг, бөөмс нь боломжит худагт байгаа тул түүнд нэмэлт энерги өгөхгүйгээр энэ процесс явагдах боломжгүй; Гэсэн хэдий ч квант механик нь бөөмсийг боломжит хаалтаар нэвтрүүлэх, эсвэл илүү нарийвчлалтайгаар нэвчих боломжийг олгодог. Хаалтаар альфа бөөмийн туннел үүсэх боломжтой гэж ярьдаг. Гол нь үүнд л байгаа юм

квант бөөмийн шинж чанарыг модулийн квадрат нь ψ долгионы функцийг ашиглан тайлбарлав |ψ(r)| 2 нь r цэг дээр бөөмсийг илрүүлэх магадлалтай пропорциональ байна. IN

хязгаарлагдмал потенциалын хувьд (хязгаарлагдмал өндөртэй ханатай потенциал) ψ-функц

хаа сайгүй тэгээс ялгаатай. Тиймээс цөмөөс гадуур бөөмсийг илрүүлэх магадлал бага ч гэсэн байдаг бөгөөд энэ нь α задралын боломж гэсэн үг юм.

Дээр дурдсан α задралын хуулиуд хаана дагаж мөрддөгийг чанарын хувьд харуулъя. E энергитэй α-бөөмийн саадны нэвчилт D-ийг дараах илэрхийллээр тодорхойлно.

(10.42)

Нөхцөлөөр тодорхойлогдсон R i цөмийн радиусаас R n эргэх цэг хүртэлх хүрээнд интеграци явагдана.

2(Z–2)e 2 /R n = E

(цөмийн гаднах α-бөөмд Z-2 цэнэгтэй үлдэгдэл цөмийн Кулоны потенциал нөлөөлдөг гэдгийг бид анхаарч үзсэн). Бид туннель нь хаалт дор гүн явагддаг гэж таамаглах болно, өөрөөр хэлбэл.

Экспоненциал дахь саадыг нэвтрүүлэх чадварын илэрхийлэлд Планк тогтмол бага байдаг тул үнэндээ U ~ E нь бага байх бүс нутгийн хувь нэмэр, бидний тавьсан нөхцөл нь физикийн хувьд үндэслэлтэй юм. Эдгээр таамаглалын дагуу томъёо (10.42) хэлбэрийг авна

Энд A, B, C тогтмолууд байна. Хагас задралын хугацаа T 1/2 нь саадыг нэвтрүүлэх чадвартай урвуу хамааралтай тул туршилтаар ажиглагдсан Гейгер-Наталл хууль (10.43) илэрхийллээс гардаг.

logT 1/2 = a/√E + b , (10.44)

хагас задралын хугацааг ялгарч буй α-бөөмийн энергитэй холбох. Бодит байдал дээр a ба b коэффициентүүд нь тогтмол биш боловч Z эх цөмийн атомын дугаараас маш сул хамааралтай байдаг.

a ~ 1.6 Z; b ~ -1.6 Z 2/3 - 21.4 (10.45)

(хэрэв T 1/2 секундээр илэрхийлэгдсэн бол E нь мегаэлектронвольтоор, Z нь охин цөмийн цэнэг юм). Эндээс харахад T 1/2 нь атомын жин А-аас хамаардаггүй, Z-ээс сул хамаардаг. хүчтэй зэрэг- ялгаруулж буй α-бөөмийн энерги дээр.

Одоогийн байдлаар бид зөвхөн боломжит саадыг нэвтрүүлэх чадварыг л ярьлаа.

Ялзалтын тогтмол λ-ийг олохын тулд энэ саадыг даван туулахын тулд нэгж хугацаанд α-бөөмийн ν оролдлогын тоогоор саадыг нэвтрүүлэх чадварыг үржүүлэх шаардлагатай.

λ= 0.693/T 1/2 = νD. (10.46)

Хэрэв v гэж томъёогоор тодорхойлогддог альфа бөөмийн цөмийн гадаргууд үзүүлэх нөлөөллийн давтамжийг ойлговол (10.46) дахь экспоненциалын өмнөх хүчин зүйлийн ойролцоогоор тооцооллыг хийж болно.

ν = v/(2R n), (10.47)

Энд v нь цөм доторх а бөөмийн хурд. Мэдээжийн хэрэг, экспоненциалын өмнөх хүчин зүйл нь энергиээс бас хамаардаг (бидний тооцоолсноор энэ нь √E-тэй пропорциональ байна), гэхдээ экспоненциал хамааралтай харьцуулахад энэ нь эрчим хүчний аажмаар өөрчлөгддөг функц учраас энэ нь саадыг нэвтрүүлэх чадвар юм. гэж тодорхойлдог

α задралын бүх үндсэн хуулиуд.

Альфа-идэвхтэй олон цөмийн альфа бөөмсийн энергийн спектр нь хэд хэдэн шугамаас бүрдэх ба тэдгээрийн нэг нь давамгайлдаг. Жишээ болгон Зураг дээр. Зураг 10.10-д ThC(212 83 Bi)-ийн α спектрийг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 10.10 α спектр ThC(212 83 Bi).

Шугамын салангид байдал ба тэдгээрийн харьцангуй эрчмийг хялбархан тайлбарладаг. Баримт нь α-бөөмс нь өдөөгдсөн төлөвт (алсын зайн α-бөөмүүд гэж нэрлэгддэг) цөмөөс ялгарч болно, эсвэл эх цөмийн үндсэн төлөвөөс өдөөгдсөн төлөвт α-заралт үүсч болно. охин цөм (богино зайн α-бөөмс). Зураг дээр. 10.11-д ийм шилжилтийн хоёр жишээг харуулав - 238 Pu ба 212 Po-ийн задрал.

Эхний тохиолдолд (238 Pu) хамгийн их энергийн α-бөөмүүд нь үндсэн төлөвөөс үндсэн төлөв рүү шилжих шилжилттэй тохирч байна. Нэмж дурдахад α задрал нь охин цөмийн 234 U-ийн өдөөгдсөн төлөвт дараагийн γ шилжилтийн үндсэн төлөвт шилжиж болно. 212 Po-ийн задрал нь өдөөгдсөн төлөвөөс α бөөмс ялгардаг жишээ юм. Энэ нөхцөл байдал нь 212 Bi-ийн β задралын үр дүнд 212 Po үүссэнээс үүсдэг. 212 Po цөм нь өдөөгдсөн төлөвт байгаа тул α бөөмсийг ялгаруулж эсвэл γ цацрагаар үндсэн төлөвт шилжих боломжтой.

Бета задрал.Бета задрал гэдэг нь тогтворгүй цөм нь электрон (позитрон) ялгарсны улмаас анхны цэнэгээсээ ΔZ = ±1-ээр өөр цэнэгтэй изобар цөм (ижил атомын дугаартай цөм) болон аяндаа хувирах үйл явц юм. атомын бүрхүүлээс электроныг авах. Гол онцлогβ задрал нь цөмийн болон цахилгаан соронзон хүчнээс бус харин сул харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг (12-р бүлгийг үзнэ үү), магадлал

Энэ нь цөмийн энергиэс ойролцоогоор 10 14 дахин бага юм. Тиймээс хагас задралын хугацаа

β-идэвхтэй цөм нь дунджаар нэлээд том хэмжээтэй байдаг - хэдэн минут, бүр хэдэн цагийн дарааллаар. IN ерөнхий тохиолдолүүнээс өөр тэгш нөхцөлβ задралын үед α задралын үеийнхтэй ижил хандлага ажиглагдаж байна: задралын үед ялгарах энерги Q их байх тусам бага хугацаахагас задралын хугацаа

Хагас задралын хугацаа нь 10 ~ 2 секундээс богино байдаг, учир нь тэдгээрийн Q утгууд нь 10 МэВ-ээс их байх болно, өөрөөр хэлбэл цөм дэх нуклонуудын дундаж холболтын энергиээс их байх болно; Ийм илүүдэл энергитэй бол цөм нь нуклон ялгаруулалтын хувьд тогтворгүй болж хувирдаг бөгөөд энэ үйл явц (боломжтой бол) 10-20 секундын дарааллаар бета задралаас хамаагүй хурдан явагддаг. . β задралын процесс нь эрчим хүчний хувьд боломжтой үед үргэлж тохиолддог. β задралын хувьд Кулоны саад бэрхшээл нь маш их учраас ач холбогдолгүй юм бага массэлектрон.

Онцлог шинж чанарβ-задрал нь зугтаж буй бөөмсийн энергийн спектр юм (Зураг 10.12). Альфа бөөмсөөс ялгаатай нь энэ тохиолдолдБид β задралын электронуудын тасралтгүй энергийн спектртэй. Ажиглагдсан тасралтгүй байдал нь өөр бөөмс болох нейтриногийн задралын үйл явцад оролцсоны үр дагавар бөгөөд энэ нь амрах энерги нь тэг юм (хамгийн сүүлийн үеийн мэдээллээр). дээд хязгаарнейтрино амрах энерги нь 3 эВ). Тиймээс нэг задралын үед электрон ба нейтрино хоёрын энергийн харьцаа ямар ч байж болно, өөрөөр хэлбэл электрон энерги нь тэгээс хамгийн их энерги (ялгарсан нийт энерги) хүртэл ямар ч утгыг авч болно.

β задралын үеийн энергийн үйл явцын талаар илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Z+1 цэнэгтэй атомыг авч үзье бүрэн энерги E z+1. Түүнийг зөвшөөр тэг энергиЭнэ нь "дан ионжсон атом болон тайван байдалд байгаа чөлөөт электрон" системтэй тохирч байна. Сүүлийнх нь Z + 1 цэнэгтэй саармаг атомын энерги бага зэрэг сөрөг бөгөөд энергийн дараалалтай гэсэн үг юм.

атомын иончлох боломж (Зураг 10.13). Дараах тохиолдлууд боломжтой.

А. Z цэнэгтэй атомын энерги Ez нь Ez+1-ээс их байна. Эрчим хүчний хувьд β задрал, өөрөөр хэлбэл электрон ялгаруулснаар Z атом нь ионжсон Z + 1 атом болж хувирдаг E z+1 -> E z процессыг хориглоно.

Б. Z + 1 цөм нь атомын K-, L-, M-бүрхүүлээс электроныг шингээж авсан тохиолдолд л E z+1 -> E z шилжилт боломжтой. Ер нь К-электроныг цөм барьж авдаг тул процессыг ихэвчлэн K-барьцаа гэж нэрлэдэг. Шинэ Z атом нь K- эсвэл L-бүрхүүл дэх хоосон орон зайтай (нүхтэй) B* төлөвт тус тус үүснэ. Дараа нь ялгаруулалтыг дагалдан үндсэн төлөвт шилжих шилжилт явагдана онцлог цацраг:

B* -> B + hv. (10.48)

C. Z атомын энерги нь E z + 2м 2 байна<= E z +1. Также возможен процесс К-захвата, но, кроме того, ядро может претерпевать β + -распад (позитронный распад). Приведенное энергетическое соотношение легко получить.

Хэрэв m нь электрон (позитроны) масс бол M z нь эцсийн цөмийн масс, ба

M z+1 нь анхны цөмийн масс, тэгвэл тэгш бус байдлыг хангах ёстой

M z+1 c 2 >= M z c 2 + mс 2 . (10.49)

Гэхдээ электронуудын массыг харгалзан атомын масс (A M Z ба A M z+1) Z ба Z+1 тэнцүү байна.

A M Z =M Z + Zm, A M Z +1 = M z +1 + (Z + l)m. (10.50)

Эдгээр харилцааг A0.49) нөхцөлөөр орлуулснаар бид олж авна

A M Z +1 >= A M z +2м (10.51)

E z +1 >= E z +2mc 2. (10.52)

β задрал нь цөм доторх процесс биш харин нуклон доторх процесс гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Цөмд нэг нуклон - нейтрон эсвэл протон задардаг.

Электрон задрал нь нейтроны задралтай холбоотой

n° -> p + + e - + ν > . (10.53)

Позитрон задралын үед цөмд нэг протон задалдаг

р + -> n° + e + + ν. (10.54)

Томъёо (10.53) дээр нейтрино дээрх "тильд" тэмдэг нь нейтрон задрахад антинейтрино үүсдэг гэсэн үг юм. Яагаад ийм зүйл болсныг Бүлэгт дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. 12. Чөлөөт төлөвт нейтрон тогтворгүй, хагас задралын хугацаа 10.5 минут болохыг анхаарна уу. Чөлөөт протон задрахгүй, учир нь түүний масс нь нейтроны массаас бага байдаг, гэхдээ цөмд холбогдсон протоны хувьд ийм хувирал нь дутуу энергийг цөмөөр нөхөх боломжтой;

20-р зууны гайхалтай нээлтүүдийн нэг нь β задралтай холбоотой юм. - Паритет хадгалагдахгүй байдлын нээлт. Математикийн хувьд бичих координатын системийг сонгох нь маш тодорхой юм шиг санагдаж байна физик тэгшитгэлүүний дагуу системийн хувьсал цаг хугацааны явцад явагддаг бөгөөд энэ нь бүрэн дур зоргоороо байдаг. Иймээс зүүн болон ижил үйл явцын тайлбаруудын хооронд ямар ч ялгаа байж болохгүй зөв системүүдкоординатууд Математикийн хувьд энэ нь бүх тэгшитгэл нь орон зайн урвуу үйл ажиллагааны хувьд тэгш хэмтэй байх ёстой, өөрөөр хэлбэл r-ийг -r-ээр солих ёстой гэсэн үг юм. Өөрчлөх

Аливаа цэгийн координатын тэмдэг нь түүний үр дүнд олж авсан цэгийн байрлалтай тохирч байна толины тусгалгуравт координатын хавтгайнууд, тиймээс координатын системд гарсан ийм өөрчлөлтийг үйл явдлын багц руу шилжих гэж тайлбарлаж болно. толин тусгал дүрсөгөгдсөн үйл явдлын багц. Хөрвүүлэлт

Туршлагын дагуу байгалийн үйл явц нь үндсэндээ тэгш хэмтэй байдаг тул орон зайн урвуу байдал нь физик утгатай байдаг.

ийм өөрчлөлт. Энэ нь байгаль дээрх аливаа үйл явцын хувьд "толин тусгал тэгш хэмтэй" процесс явагддаг бөгөөд ижил магадлалтайгаар үргэлжилдэг гэсэн үг юм.

Орон зайн инверсийн хувиралтай холбоотой тэгш хэм нь квант механик тодорхойлолтоор системийн тодорхой орон зайн паритет оршин тогтноход хүргэдэг. Өөрөөр хэлбэл, долгионы функцЭнэ өөрчлөлтийн үед систем тэгш эсвэл сондгой байна. Хүчтэй ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн явцад орон зайн паритет хадгалагдана. Сул харилцан үйлчлэлийн хувьд,

β задралыг хариуцдаг тул энд байдал өөр байна. Сул харилцан үйлчлэлийн үед паритет хадгалагдахгүй гэсэн таамаглалыг Т.Д. Ли (1926 онд төрсөн) болон C.N. C.S-ийн хийсэн харгалзах туршилтыг санал болгосон Янг (1922 онд төрсөн). (1913 онд төрсөн).

Схемийн диаграмтуршлага маш энгийн. Бета-идэвхтэй изотоп 60 Co-г соронзон орон дээр байрлуулсан Нкобальтын бөөмийг туйлшруулсан, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийг чиглүүлсэн соленоид соронзон моментуудталбайн дагуу (Зураг 10.14).

Бүхэл бүтэн систем нь гүйдлийн давталтын хавтгайтай харьцуулахад толин тусгал тэгш хэмтэй тул β-электрон цацрагийн эрч хүч тэгш хэмийн хавтгайн хоёр талд ижил байх ёстой юм шиг санагдаж байна. Үнэн хэрэгтээ туршилт нь хурц тэгш бус байдлыг (ойролцоогоор 40%), өөрөөр хэлбэл зүүн ба баруунтай харьцуулахад сул харилцан үйлчлэлийн тэгш бус байдлыг ажигласан.

Гамма цацраг.Нуклон ялгаруулалттай цөмийн задрал нь энергийн хувьд боломжгүй тохиолдолд γ квант - өндөр энергитэй фотонуудын ялгаралтаас болж өдөөлт арилдаг. Нуклоныг холбох энергиэс давсан энергитэй цөмөөс γ-квантын ялгаруулалт нь зөвхөн нуклон (эсвэл бусад бөөмс) ялгаруулах паритет ба өнцгийн импульсийг хориглосон тохиолдолд л тохиолддог. γ-квант харьцангуй их магадлалтай. Хэрэв ийм төрлийн хориг байхгүй бол нейтрон, протон, зэрэг "цөмийн" бөөмс ялгарах болно.

α-бөөмүүд нь γ-цацрагаас хамаагүй илүү байдаг. Сүүлийнх нь γ~ цацрагаас үүдэлтэй цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл, харин нуклон буюу а-бөөмийн ялгаралт нь илүү хүчтэйгээс болж үүсдэг цөмийн харилцан үйлчлэл(энэ төрлийн үндсэн харилцан үйлчлэлийг ихэвчлэн хүчтэй харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг - 12-р бүлгийг үзнэ үү).

β задралаас ялгаатай нь γ~ цацраг нь нуклон доторх үзэгдэл биш харин цөмийн доторх үзэгдэл юм. Тусгаарлагдсан чөлөөт нуклон нь энерги ба импульс хадгалагдах хуулиудын нэгдсэн үйл ажиллагааны улмаас γ-квант ялгаруулж (эсвэл шингээж) чадахгүй. Сүүлийнх нь фотоэлектрик нөлөө үзүүлдэгтэй бүрэн төстэй юм чөлөөт электронуудболомжгүй. Үүний зэрэгцээ цөм дотор нуклон нь квант ялгаруулж, импульсийн нэг хэсгийг бусад нуклонуудад шилжүүлж чаддаг.

ch-д. Фотон нь массгүй бөөмс учраас түүний тайван байдалд байгаа координатын систем байхгүй гэдгийг бид харуулсан. Нэмж дурдахад фотон нийт өнцгийн импульсийг спин ба тойрог замд хуваах нь утгагүй юм. Нийт момент нь зарчмын хувьд нэгдлээс эхлэн бүхэл тоо (К нэгжээр) байж болно. Ийм учраас фотоны эргэлт 1-тэй тэнцүү гэж ихэвчлэн хэлдэг ч илүү зөв мэдэгдэл нь " хамгийн бага утгаФотоны өнцгийн импульс 1-тэй тэнцүү байна."

§ 8.1-д дурьдсанчлан аливаа системээс ялгарах фотоны төлөв нь олон туйлт, өөрөөр хэлбэл тодорхой нийт өнцгийн импульс ба паритетаар тодорхойлогддог.

2 л олон туйлт фотон байна өнцгийн импульсЛ, үнэмлэхүй үнэ цэнэдагуу квант механик, нь √(L(L + 1))-тай тэнцүү, өөрөөр хэлбэл хязгаарлагдмал масстай бөөмийнхтэй яг ижил байна. Өнцгийн импульс хадгалагдах хуулийн дагуу эхний ба эцсийн цөмийн I n ба I К моментууд ба γ-квантаар зөөгдсөн L моментийн хооронд дараах хамаарлыг хангасан байх ёстой.

|I n -I to |<=L<=I H + I K . (10.55)

Энэ бол өнцгийн импульс дээр суурилсан сонголтын дүрэм юм. (10.55)-ын дагуу мужуудын хооронд шилжих үед диполь γ квант (L = 1) ялгарч болно.

(0-0) шилжилтээс бусад тохиолдолд ΔI = 0, ±1; квадруполь γ-квант (L = 2) - (0-0)-, (0-1)- ба (1-0)-шилжилт гэх мэтээс бусад тохиолдолд ΔI = ± 2, ±1, 0-тэй төлөв хоорондын шилжилтийн үед. г.

Сонголт хийх өөр нэг дүрэм нь долгионы функцийн паритетыг хадгалах хуулийг биелүүлэхтэй холбоотой юм. Паритетийг бид өмнө нь хэлсэнчлэн гарал үүсэлтэй харьцуулахад бүх гурван тэнхлэгийн тусгалын системийн долгионы функцийн тэмдэгт үзүүлэх нөлөөгөөр тодорхойлогддог.

Статик диполийн хувьд ийм тусгал нь цэнэг бүрийн байрлалыг харилцан өөрчлөхөд хүргэдэг (Зураг 10.15). Тиймээс анхны координатын системээс харахад бүх цэнэгийн шинж тэмдгүүдэд илэрхий өөрчлөлт гарч байна. Гэсэн хэдий ч соронзон диполь (дугуй гүйдэл) -ийн хувьд ижил тусгал нь соронзон диполь дахь гүйдлийн чиглэлийг (тэмдэг) өөрчилдөггүй (мөн 8.1-р зургийг үз).

Тиймээс олон туйлт L-ийн цахилгаан γ-цацраг ялгаруулах цөмийн паритетийн зөвшөөрөгдөх өөрчлөлтийг томъёогоор тодорхойлно.

P ба /P k = (-1) L, (10.56)

мөн соронзон L-олон туйлт цацраг ялгаруулж буй цөмийн хувьд томъёогоор

R n / R k = (-1) L+1 , (10.57)

Энд R n ба R k нь цөмийн анхны болон эцсийн төлөвүүдийн паритет юм.

Ихэнхдээ цөм дэх өдөөлт нь үндсэн төлөвт шууд шилжих замаар бус, харин олон туйлт багатай γ квантуудын каскадын ялгаралтаар арилдаг. Дараалсан γ-квантуудын өнцгийн хамаарал байдаг, өөрөөр хэлбэл хоёр дахь квант ялгаралтын гол чиглэл ажиглагдаж байна.

Корреляцийн хамаарлын харагдах байдал нь γ-квантын нийт моментийн импульсийн m проекц нь зөвхөн m = ±1 утгыг авч чаддагтай холбоотой юм (хэмжих нэгж нь Планкийн тогтмол ћ).

m = 0 утгыг хөндлөн цахилгаан соронзон долгионы нөхцөлд оруулаагүй болно.

Тиймээс, жишээлбэл, тэг момент бүхий түвшний цөм нь тодорхой чиглэлд ялгарсан γ-квантыг ялгаруулж, өөрөөр хэлбэл энэ чиглэлд детектороор бүртгэгдсэн бол цөмийн эргэлтийн проекц нь шинэ, Энэ чиглэлд бага энергийн төлөв нь зөвхөн ± 1 байж болно, гэхдээ тэг биш. Тиймээс цөм нь огторгуйд бүрэн эмх замбараагүй чиглэгдэхээ больсон юм. Иймээс каскадын γ-квантууд түүнээс янз бүрийн чиглэлд янз бүрийн магадлалтайгаар нисдэг. Булан

хамаарал нь дараалсан задралын моментуудаас ихээхэн хамаардаг.

γ-идэвхтэй бөөмүүдийн амьдрах хугацаа дунджаар богино бөгөөд ихэвчлэн 10 ~7 -10 ~11 секунд байдаг. Ховор тохиолдолд, өндөр түвшний хоригийг бага шилжилтийн энергитэй хослуулсан тохиолдолд γ-идэвхтэй цөмийг макроскопийн дарааллаар ажиглаж болно - хэдэн цаг, заримдаа бүр хэдэн жил. Цөмийн ийм өдөөгдсөн урт наслалтын төлөвийг изомер гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдлийг 1935 онд И.В. Курчатов ба түүний ажилтнууд. Изомерийн түвшин нь түүний доорх түвшний эргэлтээс тэс өөр эргэлттэй, өдөөлтийн энерги багатай байх ёстой. Дүрмээр бол изомерийн төлөв нь цөмийн эхний өдөөгдсөн түвшинг хэлнэ. Жишээлбэл, 115 49 цөм дэх үндсэн төлөв нь 9/2 + шинж чанартай, 335 кеВ энергитэй эхний өдөөгдсөн түвшин нь 1/2 ~ шинж чанартай байдаг. Энэ шилжилтийг маш хатуу хориглосон тул сэтгэл хөдөлсөн түвшний амьдралын хугацаа 14.4 цаг болж хувирдаг.

γ квантуудын бүх лабораторийн эх үүсвэрүүд нь үнэндээ урт насалдаг β-идэвхтэй цөмүүд бөгөөд γ цацраг нь дараахь шалтгааны улмаас үүсдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Эх цөмийн β задрал нь охин бөөмийн өдөөгдсөн түвшинд. Жишээлбэл, γ-цацрагийн 60 Co (T 1/2 = 5.3 г) өргөн тархсан эх үүсвэрт 0.3 МэВ энергитэй электрон ялгарах ба дараа нь 1.17 ба 1 энергитэй 60 Ni цөмд γ-шилжилтүүд тохиолддог. 33 МэВ.

γ-цацрагаас гадна өдөөгдсөн цөмийн энергийг алдах өөр нэг механизм байдаг - дотоод хувиргах электронуудын ялгаралт. Энэ процесст цөмийн өдөөх энерги нь квантын бүх энергийг хүлээн авдаг тойрог замын аль нэгэнд шууд шилждэг. Долгионы функц нь цөмтэй хамгийн их давхцдаг K-электронууд дээр дотоод хувиргах үйл явц хамгийн их магадлалтай байдаг. Гэсэн хэдий ч

Хэрэв цөмийн шилжилтийн үед ялгарах энерги нь X-электроныг холбох энергиээс бага байвал L-электронууд дээр хувирах гэх мэт ажиглагдана. Хөрвүүлэх электронуудаас гадна дотоод хувиргалт хийх үед үүсэх рентген квантуудыг ажиглаж болно. гадаад электронуудын аль нэг нь ялгарсан электроноос чөлөөлөгдсөн K- эсвэл L-бүрхүүл рүү шилжих үед. Дотоод хувиргах явцад ялгардаг электронуудын моноэнергетик шинж чанар нь тэдгээрийг спектр нь тасралтгүй байдаг β задралын электронуудаас ялгах боломжийг олгодог.

Энэ үйл явцын жишээ болгон, Зураг. 203 м.у.б. мөнгөн усны β-идэвхтэй цөмөөс ялгарах электронуудын спектрийг Зураг 10.16-д үзүүлэв.

Дотоод хувиргах үйл явц нь зарим талаараа хоёр зэрэглэлийн эрх чөлөө бүхий хосолсон систем дэх хэлбэлзэлтэй төстэй юм. Ийм системийн хамгийн энгийн жишээ бол пүршээр холбогдсон хоёр дүүжин юм: пүршний ачаар нэг дүүжингийн хэлбэлзэл нь нөгөөгийн хэлбэлзлийг өдөөдөг. Дотоод хувирлын хувьд цахилгаан орон нь "хүршгийн" үүргийг гүйцэтгэдэг. Тиймээс дотоод хувиргалт нь цахилгаан соронзон цацрагийн тойрог замын электронуудтай харилцан үйлчлэх хоёрдогч биш харин анхдагч үйл явц юм: цөмийн өдөөх энерги нь тэдний хэлснээр бодит квантаар биш виртуаль замаар тойрог замын электронууд руу шилждэг.

Цөмийн хуваагдал. Атомын цөмүүдийн хуваагдал нь зөвхөн хамгийн хүнд цөмд хамаарах үйл явц бөгөөд ториас эхлээд Z хүртэл өндөр байдаг.

1938 онд атомын цөмийг удаан нейтроноор задлах тухай О.Хан, Ф.Страсманн нарын илгээлтийг физикчид ямар их төөрөгдөл, үл итгэлцэлтэйгээр угтан авсныг одоо төсөөлөхөд бэрх. сая электрон вольтын эрчим хүч шаарддаг. Энэ нь Р.Личманы дүрслэлийн илэрхийллээр харандаагаар бага зэрэг цохиход хатуу чулуу хагардагтай дүйнэ. Ажиглагдсан үйл явцын анхны тайлбарыг Н.Бор, Ж.Уилер нар гаргаж, бие даан Я.И. Frenkel хэдэн сарын дотор үндэслэсэн

деформацийн үед цөмийн задрал ба цэнэглэгдсэн дусал шингэний хуваагдлын хоорондын зүйрлэл.

Нейтронд цохиулах үед дусал цөм нь хэлбэлзэж эхэлдэг бөгөөд тодорхой хугацааны дараа сунасан хэлбэртэй болдог. Нуклонуудын хооронд ажилладаг цөмийн хүч нь шингэн дэх молекулуудын нэгдэх хүч шиг гадаргуугийн хурцадмал байдал үүсэхэд хүргэдэг. Тэд цөмийг анхны бараг бөмбөрцөг хэлбэрт нь буцаахыг хичээдэг (газар төлөвт байгаа хүнд цөмүүд нь бага зэрэг гажигтай, сунасан эллипсоид хэлбэртэй байдаг).

Гэсэн хэдий ч, хэрэв цөмийн суналт нь тодорхой хугацааны туршид хангалттай том бол ижил цэнэгийн цахилгаан түлхэлтийн хүч нь гадаргуугийн хурцадмал байдлаас давж болно.

Дараа нь цөм нь хоёр хэсэгт хуваагдах хүртэл улам бүр сунаж эхэлнэ. Хагарах үед хоёр, гурван нейтрон, α-бөөмс, тэр ч байтугай гэрлийн цөм нь маш бага магадлалтай боловч "жижиг цацралт" хэлбэрээр ялгардаг. Үйл явцын дараалсан үе шатууд

атомын цөмийн хуваагдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.17.

1940 онд Г.Н. Флеров ба К.А. Пиетрзак ураны цөм нь аяндаа хуваагддаг болохыг олж мэдсэн. Аяндаа хуваагдах хагас задралын хугацаа 238 U

8 10 15 жилтэй тэнцэнэ. Хожим нь олж мэдсэнээр ториоос илүү хүнд бүх цөмүүд аяндаа хуваагддаг бөгөөд цөм нь хүнд байх тусам түүний цэнэг их байх тусам энэ үйл явцын магадлал дунджаар өндөр байх болно, өөрөөр хэлбэл түүний аяндаа хуваагдах хугацаа богино байх болно. Хүнд цөм рүү шилжих үед аяндаа хуваагдах хугацаа маш хурдан буурдаг. Тиймээс плутонийн изотоп 242 Pu-ийн хувьд энэ нь 6.8 * 10 10 жил, калифорни 252 Cf-ийн хувьд аль хэдийн 85 жил, ферми 256 Fm-ийн хувьд 2.7 цаг байна.

Цөмийн аяндаа хуваагдах нь цэвэр квант механик нөлөө юм. Дээр дурьдсанчлан энэ нь цөмийг анхны байдалд нь буцаах хандлагатай гадаргуугийн хурцадмал байдал, цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн Кулоны түлхэлт гэсэн хоёр процессын өрсөлдөөний үр дүн юм. Тиймээс цөмд боломжит саад тотгор гарч, хуваагдахаас сэргийлдэг.

Зураг дээр. 10.18-р зурагт цөмийн потенциал энергийг бөмбөрцөг хэлбэрээс цөмийн гадаргуугийн ΔR хазайлтаас хамааруулан харуулав. Цөмийн үндсэн төлөв бага зэрэг байна

гажигтай.

Тиймээс аяндаа цөмийн задрал нь α бөөмсийн хонгилын үед тохиолддог шиг туннелийн процесс юм. Эндээс аяндаа хуваагдах үе нь цөмийн цэнэгээс хүчтэй хамааралтай байдаг: цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр саадны утга буурч, хуваагдах магадлал эрс нэмэгддэг. 235 U изотопын хувьд хуваагдлын саад нь ойролцоогоор 6 МэВ байдаг бөгөөд энэ нь удаан нейтрон нь цөмд хувь нэмэр оруулдаг энергитэй яг ижил байдаг тул нейтроныг шингээх үед 235 U хуваагддаг.

Кулон саадын харагдах байдал, нөлөөллийг цөмийн холболтын энергийн хагас эмпирик Weizsäcker томъёог ашиглан хялбархан тайлбарладаг. Цөм нь хэлбэрээ өөрчил, жишээлбэл, бөмбөрцөг хэлбэрээс эллипсоид хэлбэрт шилжинэ. Цөмийн эзэлхүүн өөрчлөгддөггүй (цөмийн бодис нь бараг шахагдах боломжгүй), харин гадаргуу нь нэмэгдэж, Кулоны энерги багасдаг (протонуудын хоорондох дундаж зай нэмэгддэг). Цөмийн хуваагдах чадвар нь байгалийн хувьд Кулоны энерги ба гадаргуугийн энергийн харьцаагаар тодорхойлогддог.

(10.58)

Бүх цөмд γ ба β коэффициентүүд тогтмол байдаг тул задралын магадлалыг Бор, Уилер нарын саналын дагуу цөмийн задралын параметр болгон сонгосон Z 2 /A утгаар тодорхойлно. Тооцооллоос харахад Z 2 /A >= 49-тэй цөмийн хувьд хуваагдал нь 10 ~ 23 секундын дарааллаар бараг агшин зуур тохиолддог.

Энэ нь аяндаа хуваагдал нь тогтвортой цөмүүдийн оршин тогтнох хязгаарыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл Z >= 120-тай цөмд эрчим хүчний саад тотгор байдаггүй гэсэн үг юм. аяндаа хуваагдах. Цөм ε хэв гажилтын үед цөмийн задралын үед ялгарах задралын саад E f болон энерги Q f-ийн өөрчлөлтийн мөн чанар. At өөр өөр утгатайХуваах чадварын параметрийг Зураг дээр үзүүлэв. 10.19 ба Зураг дээр. Зураг 10.20-д тэгш-тэгш цөмүүдийн аяндаа хуваагдах хугацааг харуулав. Хагас задралын хугацаа нь хөрш зэргэлдээх тэгш-тэгш цөмүүдээс хэд хэдэн дараалалтай, сондгой N эсвэл Z-тэй байдаг.

Дээрх үндэслэлүүд дээр үндэслэн задралын үйл явцын дараах үндсэн шинж чанаруудыг урьдчилан таамаглахад хялбар байдаг.

1 . Хүнд цөмийн задралын үед их хэмжээний энерги Q ялгарах ёстой, учир нь хүнд цөмийн ε хэлхээнд ногдох нуклонд ногдох холболтын энерги нь дунд цөмийн ε sr харгалзах энергиэс ойролцоогоор 0.8 МэВ бага байдаг; Тиймээс, жишээ нь, 238 U цөмийн хувьд

Q f ~ A(ε хүнд - ε sr) ~ 238 0.8 ~ 200 МэВ. (10.59)

2. Хуваалцах энергийн дийлэнх хувь нь хэлбэрээр ялгардаг кинетик энергихуваагдлын хэсгүүд Эк, учир нь хэлтэрхий цөмүүд Кулоны түлхэлтийн нөлөөн дор зайлшгүй салж нисэх ёстой. δ зайд байрлах Z 1 ба Z 2 цэнэгтэй хоёр фрагментийн Кулон энерги нь тэнцүү байна.

. (10.60)

Энд R 1, R 2 нь фрагментийн цөмийн радиусууд юм

томъёог ашиглан тооцоолж болно

R = 1.23 10 ~13 A 1/3 см,

a Z 1 = Z 2 = Z 0 /2 ~ 46

(ураны цөмийг хагасаар хуваасан гэж үзвэл) бид авдаг

өөрөөр хэлбэл утга нь Q f-тэй ижил дараалалтай байна

3 . Үүссэн хуваагдлын хэсгүүд нь β-цацраг идэвхт байх ёстой бөгөөд нейтрон ялгаруулж чаддаг. Шалтгаан нь цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр протонуудын Кулон энерги ихэссэнээр цөм дэх нейтроны тоог протоны тоонд харьцуулах харьцаа нэмэгддэг. Тиймээс фрагмент цөмүүд нь ураны задралын үед ижил N/Z харьцаатай байх болно, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь нейтроноор хэт ачаалалтай байх ба ийм цөмүүд β задралд ордог (нейтроны хэт ачааллын улмаас энэ задралын бүтээгдэхүүнүүд нь мөн β-идэвхтэй тул задралын хэсгүүд нь цацраг идэвхт цөмийн нэлээд урт гинжийг үүсгэдэг). Нэмж дурдахад энергийн нэг хэсэг нь хуваагдлын нейтрон эсвэл хоёрдогч, өөрөөр хэлбэл хуваагдлын хэсгүүдээс ялгардаг нейтронуудын шууд ялгаралтаар дамждаг. Дундаж эрчим хүчзадралын нейтрон нь 2 МэВ орчим байна.

Нэг задрах үйл явдалд ялгарах нейтроны дундаж тоо ν ​​нь хуваагдмал цөмийн массын тооноос хамаардаг ба Z нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Хэрэв 240 Pu цөмийн хувьд ν ~ 2.2 бол 252 Cf ν ~ 3.8 байна. 252 Cf нь мөн маш хурдан задардаг тул (аяндаа хуваагдах T 1/2 = 85 жил; бодит байдал дээр түүний амьдрах хугацаа нь α задралаар тодорхойлогддог бөгөөд 2.64 жил байдаг) энэ нь нейтроны эрчимтэй эх үүсвэр юм.

Одоогийн байдлаар энэ нь цацраг идэвхт нейтроны хамгийн ирээдүйтэй эх үүсвэрүүдийн нэг гэж тооцогддог.

Цөмийн задралын үед хоёрдогч нейтроны ялгаралт, их хэмжээний энерги ялгарах нь асар их юм практик ач холбогдол. Дараагийн бүлэгт авч үзэх цөмийн реакторуудын үйл ажиллагаа энэ процесс дээр суурилдаг.

Байгалийн ба хиймэл цацраг идэвхт байдал

Зарим изотопуудын цөм нь аяндаа бусад элементүүдийн цөм болж хувирч энерги ялгаруулдаг. Энэ процессыг цацраг идэвхит гэж нэрлэдэг. Байгалийн цацраг идэвхт байдал 1896 онд ураны давс дээр анх нээсэн. Францын физикчА.Беккерел, дараа нь Пьер, Мари Кюри нар судалсан. Цацраг идэвхт задрал нь α-, β-, γ-туяа ялгардаг болохыг тогтоожээ. Байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн ихэнх нь цацраг идэвхт бүлгийг бүрдүүлдэг бөгөөд цацраг идэвхт элемент бүр өмнөхөөсөө үүсч, улмаар дараагийнх руу шилждэг. Цацраг идэвхт хувирлын процесс нь тогтвортой изотоп үүсэх хүртэл үргэлжилнэ. Зарим байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн хувьд (40 К, 87 Rb, 152 Sm гэх мэт) задрал нь хувирлын нэг үе шатанд хязгаарлагддаг.

Хиймэл цацраг идэвхт бодисыг 1934 онд нээсэн. Францын эрдэмтэд Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар. Тогтвортой элементүүдийг альфа тоосонцороор цацрагаар цацраг идэвхт бодисоор цацраг идэвхт фосфор, азот, цахиурын изотопууд - байгалийн цацраг идэвхт изотопгүй элементүүд үүсдэг болохыг тэд тогтоожээ. Дараа нь тогтвортой элементүүдийг α-бөөм, протон, дейтерон, нейтроноор цацрагаар цацаж, устөрөгчөөс уран хүртэл бүх химийн элементүүдийн цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авсан бөгөөд ихэнх элементүүдийн хувьд хэд хэдэн цацраг идэвхт изотопуудыг олж авсан.

Байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн задралын дараах үндсэн төрлүүд байдаг.

1. Атомын дугаар Z=2, массын дугаар M=4 эерэг цэнэгтэй гелийн цөм болох α бөөмийн ялгаралт. α задралын үр дүнд үүссэн цөм нь дөрвөн нэгж масстай, атомын дугаар нь анхны цөмөөс хоёр нэгжээр бага, жишээ нь:

2. Сөрөг буюу эерэг α-бөөмүүдийн ялгарал - электрон (тэмдэг д -эсвэл β -) эсвэл позитрон (e + эсвэл β +), ойролцоогоор ижил масстай цэнэглэгдсэн бөөмс ( м э=0.9035-10 -27 г), протоны массын ердөө 1/1835 хувийг бүрдүүлдэг. Энэ тохиолдолд задралын бүтээгдэхүүний массын тоо нь анхны цөмийнхтэй ижил байх ба атомын дугаар нь нэг нэгжээр нэмэгдэж эсвэл буурдаг, жишээлбэл:

.

Дээрх урвалын бичлэгүүд нь β задралын чухал шинж чанарыг онцлон тэмдэглэв: энэ нь үргэлж тэг масстай саармаг бөөмс - нейтрино ялгардаг. vβ+ задрал ба антинейтринотой vβ - - задралын үед. Ихэнхдээ задралын үндсэн (заавал) бүтээгдэхүүн болох α- ба β-бөөмүүд, түүнчлэн нейтрино (антинейтрино) нь задралын урвалын бүх энергийг авч явдаггүй. Илүүдэл энерги нь нэг буюу хэд хэдэн -квант хэлбэрээр ялгардаг

.

3. Цөм нь атомын аль нэг бүрхүүлд электроныг барьж авах. Электрон барих (EC) гэж нэрлэгддэг энэхүү процессын үр дүнд атомын дугаар (β + задралын адил) нэг нэгжээр буурч, урвалын энерги нь нейтрино, зарим тохиолдолд -γ цацрагаар дамждаг. жишээ:

.

дээр сул орон тоо эзлэх үед электрон бүрхүүлөөр электрон мөн шинж чанарыг үүсгэдэг рентген туяаэлемент - урвалын бүтээгдэхүүн.

Цахим хавчаартай К-, Л-бүрхүүлүүдийг ихэвчлэн зохих ёсоор дууддаг ( TO- шүүрэх, Л- шүүрэх гэх мэт.

4. Зарим хүнд бөөмийн аяндаа хуваагдал (238 У, 232 Th) ихэвчлэн тэгш бус масстай хоёр хэсэгт хуваагдана. Аяндаа хуваагдах үед хуваагдлын хэсгүүдээс гадна хоёр, гурван нейтрон, заримдаа бусад хэсгүүд ялгардаг. Шинээр үүссэн цөм нь ихэвчлэн тогтворгүй бөгөөд хэд хэдэн нейтрон, β - бөөмс ялгаруулж ялзардаг. Цөмийн геофизикийн хувьд зарим задралын бүтээгдэхүүнээр β задралыг дагалдан саатсан нейтрон гэж нэрлэгддэг ялгаралт нь сонирхолтой байдаг, жишээлбэл:

Ийм нейтроны бүртгэлийг ураны агуулгыг тодорхойлоход ашигладаг.

5. Масс ба цэнэгийг нэг эсвэл хоёр нэгжээр бууруулсан нэг буюу хоёр протон ялгарах нь зөвхөн зарим хиймэл цацраг идэвхт изотопуудад ажиглагддаг. том алдагдалнейтрон (илүүдэл протонтой), жишээлбэл:

.

Энэ төрлийн задралыг Зөвлөлтийн эрдэмтэд саяхан илрүүлсэн бөгөөд цөмийн геофизикийн ач холбогдлыг хараахан судлаагүй байна.

Заримдаа цацраг идэвхт задралд зарим цөм нь нэг буюу хэд хэдэн γ квант ялгаруулж метастав (харьцангуй тогтвортой өдөөгдсөн) төлөвөөс үндсэн төлөв рүү шилжих шилжилтийг багтаадаг. Энэ тохиолдолд цөмийн хувирал (түүний масс эсвэл цэнэгийн өөрчлөлт гэсэн утгаараа) тохиолддоггүй. Гэсэн хэдий ч идэвхтэй (хуваагдах) цөмийн тоо буурах хууль нь цацраг идэвхт задралын хуультай давхцдаг бөгөөд энэ нь изомерийн шилжилт (IT) гэж нэрлэгддэг энэхүү процессыг зөвтгөдөг. тусгай төрөлцацраг идэвхт байдал.

Зарим M X элементийн өдөөгдсөн изомер цөмийг ихэвчлэн M m X гэж тэмдэглэдэг. Изомеруудыг ихэвчлэн цөмийн бөөмсөөр бөмбөгдөх үед бөөмийг өдөөх эсвэл заримдаа тодорхой бөөм задрах үед завсрын бүтээгдэхүүн болгон гаргаж авдаг. Жишээлбэл, UX 1-ийн задралын үед 234 Па(UZ) изотопоос гадна түүний хагас задралын хугацаа өөр байдаг 234 м Па(UX 2) изомер үүсдэг.

Ерөнхийдөө цацраг идэвхт элемент нь дээр дурдсан аргуудын аль нэгээр ялзардаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн олонх нь янз бүрийн аргаар задарч болно. Жишээлбэл, тохиолдлын 99% -д 226 Ra нь 222 Rn болж хувирч, 4.9 МэВ энергитэй альфа бөөмсийг ялгаруулдаг. Гэсэн хэдий ч радиум радон руу шилжих нь 4.7 МэВ энергитэй α-бөөм ба 0.2 МэВ энергитэй γ-квант гэсэн хоёр бөөмийн ялгаралтаар ажиглагддаг. Зарим цацраг идэвхт элементүүд задарч хоёр ба түүнээс дээш шинэ элемент үүсгэдэг. Тиймээс атомын 12 орчим хувь нь 40 К-ийг мэдэрдэг TO-барьж аваад аргоны атом болгон хувиргаж 40 Ар, дараа нь γ -квант ялгаруулж 1.46 МэВ энергитэй. 40 К-ийн үлдсэн 88% нь кальцийн 40 Са атом болж хувирдаг бөгөөд β-бөөнцөр ялгардаг. Хиймэл цацраг идэвхт элементүүдийн задрал нь ихэвчлэн электрон (эсвэл позитрон) болон γ цацрагийн ялгаралт дагалддаг.

Байгальд байдаг 50 гаруй цацраг идэвхт элементийг илрүүлсэн. Хамгийн түгээмэл хүнд элементүүд, уран, актинуран AcU, торийн цацраг идэвхт гэр бүлийн нэг хэсэг юм (Зураг 5.1). Нептуний гэр бүлийн элементүүд байгальд өчүүхэн хэмжээгээр олддог бөгөөд тэдгээрийн задрал нь өөрчлөлтийн нэг холбоосоор хязгаарлагддаг. Зураг дээрх шинжилгээнээс. 5.1-ээс үзэхэд эдгээр гэр бүлийн задралын шинж чанар нь нийтлэг зүйл юм.