Спонтанное деление ядер и спонтанно делящиеся изомеры
Спонтанное деление ядер - это процесс туннельного прохождения ядер через барьер деления. Этот вид радиоактивного распада был обнаружен в 1940 году российскими учеными К.А. Петржаком и Г.Н.
Флеровым, изучавшими деление урана. Динамика этого процесса в какой-то степени похожа на описанную выше динамику кластерного распада. Минимум потенциальной энергии соответствует основному состоянию ядра (см. рис. 3), в котором ядро испытывает лишь нулевые колебания. Их энергия зависит от жесткости системы. Внесение в атомное ядро энергии извне, например при поглощении ядром той или иной частицы, вызывает изменение характера движения нуклонов, составляющих его. При достаточной энергии, равной нескольким мегаэлектронвольт, движение нуклонов может стать упорядоченным и возникнут колебания ядерного вещества. Если энергия колебания достаточно велика, атомное ядро может перейти в состояние неустойчивого равновесия и может произойти необратимый процесс разрыва ядра на два осколка. С определенной вероятностью такой же процесс может возникнуть у тяжелых ядер самопроизвольно без внесения извне энергии возбуждения, и произойдет спонтанное деление - процесс туннельного прохождения через барьер деления. Исследование спонтанного деления ядер тесно связано с работами по синтезу новых трансурановых элементов. Это объясняется тем, что по мере продвижения в область элементов с большим Z все более возрастает роль спонтанного деления. Например, для изотопа 238U период спонтанного деления равен 1016 лет, а период α - распада составляет всего 4,5.109 лет. Это значит, что на 106 α -распадов приходится всего лишь одно спонтанное деление. Для изотопов элементов с большими атомными номерами происходит уменьшение периодов полураспада для спонтанного деления и α - распада. Однако периоды спонтанного деления уменьшаются быстрее и для некоторых изотопов элементов с Z ≥ 100 спонтанное деление становится уже доминирующим каналом распада. Диапазон периодов спонтанного деления очень велик. Так, для изотопа 232Th установлена лишь нижняя граница периода спонтанного деления, равная 1022 лет, а для изотопа 258Fm период спонтанного деления равен всего лишь 300.10-6 секунды. Вероятность P туннельного проникновения через барьер деления приближенно пропорциональна
где V— потенциальная энергия ядра, δ — параметр деформации, М— массовый коэффициент, учитывающий инерциальные свойства ядра при колебательном движении. Вопрос о вычислении массового коэффициента и его изменении во время перехода к положению неустойчивого равновесия очень сложен, равно как и вопрос об изменении потенциальной энергии.
В 1962 году в Дубне был обнаружен эффект спонтанного деления с минимально коротким периодом полураспада, не предсказанный теорией [5]. Это явление было в последующем интерпретировано как изомерия формы в области делящихся ядер. Объяснение природы спонтанно делящихся изомеров появилось после теоретических работ В.М. Струтинского, в которых был предложен метод учета оболочечных эффектов при больших деформациях атомных ядер. Применение данного метода к тяжелым ядрам
 |
| Рис. 4. Зависимость потенциальной энергии с учетом оболочечной поправки V от параметра деформации β для ряда ядер. Отсчет энергии ведется от значения потенциальной энергии в модели жидкой капли |
привело к выводу, что барьер деления имеет более сложную форму, чем предполагалось ранее на основе других моделей ядра, например жидкокапельной. На рис. 4 представлены примеры расчетов потенциальных поверхностей, включающих оболочечные поправки. Из этих расчетов следует, что для ядер с Z ≥ 88 минимальная энергия (или основное состояние ядра) соответствует форме вытянутого элипсоида вращения с параметрами деформации β ≈ 0,25. Кроме того, на барьере деления при значении β ≈ 0,6 появляется второй достаточно глубокий минимум. С этим минимумом и связано появление спонтанно делящихся изомеров. Повышенная вероятность спонтанного деления таких состояний объясняется тем, что при их делении преодолевается лишь часть барьера (его второй горб). В то же время барьер, разделяющий первый и второй минимумы, обусловливает запрет для α - и γ - переходов в основное состояние. В настоящее время известны 34 спонтанно делящихся изомера элементов от урана до берклия [6].
Еще по теме Спонтанное деление ядер и спонтанно делящиеся изомеры:
- обеспечение радиационной безопасности
- Гормональная регуляция роста
- Гормональная регуляция полового созревания
- 8.2.3. Регуляция кровообращения.
- Система смыслового анализа текстов в ИНТЕРНЕТ
- Головной мозг
- § 1.7. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАСОСА И ТРУБОПРОВОДНОЙ СИСТЕ
- 5 Порядок организации и структура службы судебных приставов.
- 4 Органы принудительного исполнения.
- 6. Общение как взаимодействие
- Становление абсолютной монархии в России. Статус императора
- 35. Классификация доказательств
- 3. Требования к бланкам документов
- ТРУДОВОЙ КОДЕКС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 30 декабря 2001 г. № 197-ФЗ
- МОДЕЛИ ПРАВОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТИ (БАНКРОТСТВА)