Исследование альфа-излучения с помощью сцинтилляционного счетчика, страница 2

        Альфа-распад характерен для тяжелых атомных ядер, например для изотопов урана:

                 U  He + Th                  ( II )

        Процесс -распада можно разбить на две стадии: образование -частицы в недрах «материнского» ядра из протонов и нейтронов последнего и вылет ее (-частицы) из ядра.

        Вероятность образования альфа-частицы сравнительно велика. Поэтому время жизни и постоянная распада радиоактивных ядер определяется второй стадией, вероятность которой значительно меньше. Альфа-частица, находящаяся вне ядра, взаимодействует с ним по закону Кулона. Энергия взаимодействия U как функция расстояния r представлена на рис.1.

        Внутри ядра (r<r, где r - радиус ядра) потенциальная энергия частицы отрицательна (пунктир на рис.1) называется высотой потенциаль- ного барьера. Если полная энергия Е альфа-частицы больше 0, но меньше Um, вылет альфа-частицы из ядра возможен только путем так называемого « туннельного Эффекта». Вероятность такого процесса определяется «коэффициентом прозрачности» барьера D, который связан  с высотой Um и шириной   потенциального барьера:

                                                  D = D₀e                                               ( III )

  Здесь    m – масса частицы;

                - ширина потенциального барьера;

               h – постоянная Планка,  .

         Как видно из рис.1., с увеличением Е уменьшается  и (Um-Е), следовательно, D возрастает. Соответственно возрастает постоянная распада и уменьшается период полураспада радиоактивного ядра. После вылета -частицы из ядра ее энергия переходит в кинетическую Е, чем и объясняется большая скорость альфа-частиц. Энергия  Е альфа-частиц, используемых естественными изотопами, лежит в пределах от  4 МэВ (Th)  до  8,7 МэВ ().  Соответственно  скорости     -частиц составляют (1,4…3,1)10м/с.                             Рис.1. Зависимость энергии альфа-частицы