Кластерная радиоактивность

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Ядерные процессы
Радиоактивный распад
Нуклеосинтез

Кла́стерная радиоакти́вность, кластерный распад — явление самопроизвольного испускания ядрами ядерных фрагментов (кластеров) тяжелее, чем α-частица.

В настоящее время экспериментально обнаружено 25 ядер от 114Ba до 241Аm (почти все они — тяжёлые), испускающих из основных состояний кластеры типа 14С, 20О, 24Ne, 26Ne, 28Mg, 30Mg, 32Si и 34Si. Энергии относительного движения вылетающего кластера и дочернего ядра Q меняются от 28 до 94 МэВ и во всех случаях оказываются заметно меньшими высоты потенциального барьера VB. Таким образом, кластерный распад, как и альфа-распад, обусловлен туннельным эффектом — запрещённым в классической физике прохождением частицы сквозь потенциальный барьер.

Кластерный распад можно рассматривать как процесс, в некотором смысле промежуточный между альфа-распадом и спонтанным делением ядра.

Кластерная радиоактивность была открыта в 1984 году исследователями Оксфордского университета, которые зарегистрировали испускание ядра углерода 14C ядром радия 223Ra, происходившее в среднем один раз на миллиард (109) альфа-распадов.[1]

Известные кластерные распады и их вероятность по отношению к основной моде распада материнского ядра приведены в таблице.[2]

Материнское ядро Вылетающий кластер Относительная вероятность распада
114Ba 12C~3,0⋅10−5
221Fr 14C8,14⋅10−13
221Ra 14C 1⋅10−12
222Ra 14C 3,07⋅10−10
223Ra 14C 8,5⋅10−10
224Ra14C 6,1⋅10−10
226Ra14C 2,9⋅10−11
225Ac14C 6⋅10−12
228Th20O
Ne		1⋅10−13
 ?
230Th24Ne 5,6⋅10−13
231Pa 23F
24Ne 		9,97⋅10−15
1,34⋅10−11
232U24Ne
28Mg 		2⋅10−12
1,18⋅10−13
233U24Ne
25Ne
28Mg 		7⋅10−13
 
1,3⋅10−15
234U28Mg
24Ne
26Ne 		1⋅10−13
9⋅10−14
 
235U24Ne
25Ne
28Mg
29Mg 		8⋅10−12
 
1,8⋅10−12
236U 24Ne
26Ne
28Mg
30Mg 		9⋅10−12
 
2⋅10−13
236Pu 28Mg 2⋅10−14
238Pu32Si
28Mg
30Mg 		1,38⋅10−16
5,62x10−17
 
240Pu34Si 6⋅10−15
237Np30Mg 1,8⋅10−14
241Am34Si 2,6⋅10−13
242Cm 34Si 1⋅10−16

Кластерный распад кинематически разрешён для гораздо большего числа тяжёлых изотопов, однако вероятность в большинстве случаев настолько мала, что находится за пределами достижимости для реальных экспериментов. Это вызвано экспоненциальным уменьшением проницаемости потенциального барьера при росте его ширины и/или высоты.

Примечания

  1. ↑ Rose, H. J. and Jones, G. A. A new kind of natural radioactivity (англ.) // Nature. — 1984. — 19 January (vol. 307). — P. 245—247. — doi:10.1038/307245a0. Архивировано 22 марта 2009 года.
  2. ↑ Baum, E. M. et al. (2002). Nuclides and Isotopes: Chart of the nuclides 16th ed.. Knolls Atomic Power Laboratory (Lockheed Martin).

См. также

  • Радиоактивность