Введение

Графическое представление всех переходов, происходящих в процессе распада радиоактивного вещества Схема распада радиоактивного вещества представляет собой графическое представление всех переходов, происходящих в процессе распада, и их взаимосвязи. Примеры приведены ниже. Полезно представить схему распада как расположенную в системе координат, где вертикальная ось - это энергия, увеличивающаяся снизу вверх, а горизонтальная ось - это число протонов, увеличивающееся слева направо. Стрелки указывают на испускаемые частицы. Для гамма-лучей (вертикальные стрелки) даны гамма-энергии; для бета-распада (скатная стрелка) - максимальная энергия бета.

Примеры

Эти отношения могут быть довольно сложными; здесь показан простой случай: схема распада радиоактивного изотопа кобальта кобальт 60. 60Co распадается путем излучения электрона (бета-распад) с периодом полураспада 5,272 года в возбужденное состояние 60Ni, которое затем очень быстро распадается до основного состояния 60Ni, через два гамма-распада. Все известные схемы распада можно найти в Таблице изотопов. Никель находится справа от кобальта, так как его число протонов (28) на один больше, чем у кобальта (27). При бета-распад, число протонов увеличивается на один. Для распада позитронов и также для распада альфа (см. Ниже), наклонная стрелка будет идти справа налево, так как в этих случаях число протонов уменьшается. Поскольку энергия сохраняется, а выделяемые частицы уносят энергию, стрелки могут идти только вниз (по вертикали или под углом) в схеме распада. Здесь показана несколько более сложная схема: распад нуклида 198Au, который может быть получен путем облучения природного золота в ядерном реакторе. 198Au распадается через бета-распад в одно из двух возбужденных состояний или в основное состояние изотопа ртути 198Hg. На рисунке ртуть находится справа от золота, так как атомный номер золота - 79, а ртути - 80. Возбужденные состояния распадаются через очень короткое время (2,5 и 23 пс, соответственно). 1 пикосекунда равна миллионной миллионной части секунды. В то время как возбужденные ядерные состояния обычно очень недолговечны, распадаясь почти сразу после бета-распада (см. выше), возбужденное состояние изотопа техноция, показанного здесь справа, имеет сравнительно долгую жизнь. Поэтому он называется "метастабильным" (отсюда и "m" в 99mTc). Он распадается до основного состояния через гамма-распад с периодом полураспада 6 часов. Здесь, слева, у нас теперь есть альфа-распад. Это распад элемента Полония, обнаруженного Марией Кюри, с массовым числом 210. Изотоп 210Po является предпоследним членом серии распада урана-радия; он распадается на стабильный изотоп свинца с периодом полураспада 138 дней. Почти во всех случаях распад происходит через излучение альфа-частицы 5.305 МеВ. Только в одном случае из 100000 появляется альфа-частица более низкой энергии; в этом случае распад приводит к возбужденному уровню 206Pb, который затем распадается до основной степени посредством гамма-излучения.

Правила отбора

Альфа-бета- и гамма-лучи могут испускаться только при соблюдении законов сохранения (энергии, углового момента, паритета). Это приводит к так называемым правилам отбора. Приложения для гамма-распада можно найти в Многополярность гамма-излучения. Чтобы обсудить такое правило в конкретном случае, необходимо знать угловой момент и паритет для каждого состояния. На рисунке снова показана схема распада 60Co, с указанием спинов и паритетов для каждого состояния.