Metoder for radioaktiv nedbrytning

Radioaktiv nedbrytning er den spontane emisjon fra en ustabil atomkjerne av ioniserende partikler og elektromagnetisk stråling. Den opprinnelige atom, eller forelder nuklide, henfaller til en datter nuklide (e).

Fremgangsmåten for emisjons er probabilistisk, ved at det for en gitt atom, kan bare sannsynligheten for nedbrytning i løpet av en viss tidsperiode gis. Dette oppstår fra probabilistiske natur kvantemekanikk.

De forskjellige fremgangsmåter for radioaktiv nedbrytning omfatter, men er ikke begrenset til, utslipp av alfa- og betastråler (henholdsvis Han nucleus og elektron) og elektromagnetisk stråling, slik som gammastråler.

De vanligste typer forfall

Alfa, beta og gammastråling er de vanligste formene for radioaktiv nedbrytning, så kalt fordi et magnetfelt kunne dele dem inn i tre bjelker, en positiv, en negativ og en nøytral.

Men hvis nukleoner (komponenter av kjernen) er enten positive eller nøytrale, så hvordan kan et elektron dukke opp fra en kjerne? Ved nedbrytning av en nøytron. Nærmere bestemt vil et nøytron-nedbrytnings til et proton, et elektron, og et antinøytrino.

Hvis protoner frastøte hverandre, så hvorfor skulle øke antall protoner via betastråling stabilisere en kjerne? På grunn av forholdet mellom nøytroner til protoner behov for å falle innenfor et visst område for atomkjernen til å være stabil (se diagram). I tilfelle av for høy for et forhold, noe som øker den protonantall og redusere nøytroner øker stabiliteten. Grunnen er fordi energinivået i atomkjerner er fylt i rekkefølge, akkurat som i energinivåer orbital elektronkonfigurasjon. Nukleoner har spinn på den ene halvdelen, så, ved å utelukke prinsippet kan hver atomenergi nivå inneholder to nøytroner med motsatt spinn og to protoner i motsatt spinn. Så for eksempel kan et nøytron i bor-12 falle ned et energinivå ved å sende ut et elektron og blir et proton, slik at bor i karbon-12.

Mindre vanlige former for forfall

I 1932 Enrico Fermi kjent oppdaget en metode for forfallet som slippes ut et nøytron. Andre utslipp omfatter proton utslipp, dobbelt proton utslipp, spontan fisjon og cluster råte (en klynge av nøytroner og andre enn en alfapartikkel protoner).

Det er også forskjellige moduser av betastråling. For eksempel, med en energitilførsel, kan et proton blir en nøytron ved å sende ut et positron og et nøytrino. Siden et nøytron veier mer enn et proton, kan prosessen ikke forekomme i isolasjon: en energitilførsel er nødvendig. Energikilden er bindingsenergien av den overordnede nuklide, som må være større enn bindingsenergien av den datter nukliden.

decay kjeder

En datter nuklide trenger ikke være stabil. For eksempel, uran-238 avtar til den stabile isotop bly-206, men det 13 intermediære henfall, hele kjeden bestående av 8 alfa-emisjoner og 6 beta utslipp.

sannsynlighets natur

På grunn av den probabilistiske natur av materie på kvante-nivå, den tiden da en bestemt kjerne vil henfalle er ukjent. Imidlertid, for en samleprøve, å vite sannsynligheten for nedbrytning i løpet av en viss tid å bli nyttig, som tillater bestemmelse av den del av en radioaktiv prøve som vil bli igjen etter en gitt tidsperiode. Den tid en prøve tar før halvparten av det til forråtnelse kalles halveringstiden. På grunn av at sannsynligheten for en kjerne råtnende er uavhengig av hverandre, er tiden for en fjerdedel av en prøve som skal til venstre to ganger halveringstiden. Forråtnelse oppførsel er derfor eksponentiell i naturen, for å dvs. andelen e ^ (kt) hvor k er en negativ konstant lik - ln 2 dividert med den halveringstid.