Cтраница 2
Получив формулы для масс зеркальных ядер высших порядков, Джелепов оценил границы устойчивости нейтронодефицитных ядер к распаду с испусканием протонов и указал, что для элементов до кальция можно надеяться получить примерно один изотоп с энергией протонного распада в интервале, отвечающем времени жизни от 10 - 6 сек до 1 года. [16]
Впоследствии были открыты и другие типы радиоактивного распада: - распад ( испускание позитронов), электронный захват ( захват ядром орбитального электрона), испускание запаздывающих нейтронов, спонтанное деление ядер, а в 1961 г. под руководством академика Флерова - протонный распад. [17]
Протонная и двупротонная радиоактивность представляет собой самопроизвольные превращения нейтронодефицитных ядер с испусканием соответственно одного или одновременно двух протонов. Протонный распад приводит к уменьшению заряда и массы ядра на 1, а двупротонный на 2 единицы. При этом получаются новые элементы, расположенные в Периодической системе на одну или две клетки левее исходного. Протонная и двупротонная радиоактивность проявляется лишь у ядер, обладающих весьма сильным дефицитом нейтронов. Для любого элемента при переходе к изотопам с меньшим содержанием нейтронов энергия связи протонов уменьшается, растет их взаимное отталкивание. Отсюда растет вероятность того, что ядро отщепит протон. Квантовомеханический расчет связывает распад ядра с волновыми свойствами протона и вероятностью проникновения его сквозь кулоновский электростатический барьер. [18]
Распада нестабильных ядер с испусканием протонов не происходит, так как, хотя такой процесс и приводит к уменьшению кулоновской энергии, он одновременно вызывает существенное уменьшение связи ядра. При избытке протонов в ядре с протонным распадом успешно конкурирует - распад, приводящий к испусканию позитронов ( см. гл. [19]
Было обнаружено, что при бомбардировке никелевой фольги ускоренными ионами неона наблюдается протонное излучение. Это явление дает основание предполагать, что протонный распад связан с избыточным содержанием в ядре протонов. [20]
Времена жизни по отношению к этим распадам в принципе могут быть довольно велики из-за причины а) - куло-новского барьера. Однако, как показывают оценки, процесс протонного распада, если он протекает достаточно медленно, как правило, практически полностью подавляется рассматриваемым ниже позитронным р-распадом, процессом, при котором ядро также освобождается от избытка протонов. Протонная радиоактивность возможна лишь с относительно короткими временами жизни у небольшого количества довольно экзотических легких ядер с большим избытком протонов. [21]
При очень сильном продвижении от 3-стабильных изотопов в сторону избытка числа протонов ядра действительно становятся способными испускать протоны, в основном за счет увеличивающегося вклада кулоновско-го члена и члена, учитывающего влияние симметрии в уравнении энергии связи ядра ( гл. Поэтому непосредственно за границей области устойчивости к протонному распаду может возникнуть возможность испускания протонов с измеримыми периодами полураспада. Поэтому обнаружение протонно-радиоактивного изотопа с энергией распада в указанном узком интервале и с достаточно удобным для наблюдения соотношением вероятностей испускания протона и позитрона становится маловероятным событием. [22]
Благодаря такому влиянию сопоставление времени жизни протонных изомеров и протонно-радиоактивных в основных состояниях ядер с энергией испускаемых протонов может дать весьма ценную информацию о характере заполняемых протонных уровней. Кроме того, и при чисто кулоновском барьере скорость протонного распада ( зависящая по понятным причинам от радиусов ядер и позволяющая поэтому определять эти радиусы) будет меняться при переходе от сферических к деформированным ядрам. Между тем многие протонно-радиоактивные ядра должны принадлежать как раз к числу несферических, и поэтому наблюдение скорости их распада явится новым источником сведений о деформации ядер. Таким образом, очевидны интерес и важность будущих опытов по открытию и исследованию протонной радиоактивности. [23]
А), в принципе возможен протонный, а также двухпро-тонный распад. Времена жизни по отношению к этим распадам в принципе могут быть довольно велики из-за причины а) - куло-новского барьера. Однако, как показывают оценки, процесс протонного распада, если он протекает достаточно медленно, как правило, практически полностью подавляется рассматриваемым ниже позитронным р-распадом, процессом, при котором ядро также освобождается от избытка протонов. Протонная радиоактивность возможна лишь с относительно короткими временами жизни у небольшого количества довольно экзотических легких ядер с большим избытком протонов. [24]
Как явствует из рис. 6, вследствие большой скорости протонного распада весьма сомнительно существование протонной радиоактивности легких ядер. В свое время Джелепов указывал [5], что в области Z 20 можно рассчитывать на существование примерно лишь одного радиоактивного ядра. Сложность поисков протонной радиоактивности легких ядер усугубляется еще тем, что измеримым временам протонного распада здесь отвечают слишком малые энергии испускаемых протонов, которые трудно регистрировать. [25]
Несколько слов о возможности протонного радиоактивного распада из возбужденных состояний ядер. И, наконец, соответствующее ядро а-радио-активно в основном состоянии, что явилось едва ли не самым важным обстоятельством, заставившим рассматривать испускание длиннопробежных а-частиц вместе с а-радиоактивностью. Сказанное отнюдь не означает, однако, принципиальной невозможности протонного распада метастабильных ( изомерных) состояний ядер, в том числе и тех, которые в основном состоянии протонно-устойчивы или имеют очень большое парциальное время жизни относительно протонного распада. [26]
На первом этапе этого процесса протонно-избыточное ядро испытывает бета-плюс - распад. Образовавшееся дочернее ядро оказывается возбужденным и распадается, испуская протон. Сейчас открыто более 20 излучателей запаздывающих протонов, в результате чего стало ясно, что протонный распад - весьма распространенное свойство ядер, близких к границе существования. [27]
Несколько слов о возможности протонного радиоактивного распада из возбужденных состояний ядер. И, наконец, соответствующее ядро а-радио-активно в основном состоянии, что явилось едва ли не самым важным обстоятельством, заставившим рассматривать испускание длиннопробежных а-частиц вместе с а-радиоактивностью. Сказанное отнюдь не означает, однако, принципиальной невозможности протонного распада метастабильных ( изомерных) состояний ядер, в том числе и тех, которые в основном состоянии протонно-устойчивы или имеют очень большое парциальное время жизни относительно протонного распада. [28]
Поиски распада протонов проводятся на сложных установках с большими чувствительными объемами вещества. Термин чувствительный объем означает, что если какой-нибудь нуклон в этом объеме распадается на легкие частицы, то такой распад будет зарегистрирован. Чувствительные объемы существующих и строящихся сейчас установок содержат в себе 1031 - 1033 нуклонов, а экспозиции на этих установках длятся годами. Для защиты от космического излучения установки располагаются в подземных лабораториях на большой глубине. Пока не удалось надежно зарегистрировать распад протона. Несколько найденных событий - кандидатов в протонные распады - могут быть объяснены фоновыми процессами. В этих опытах установлено, что протон, если даже он и не является абсолютно стабильным, имеет огромное время жизни т / 71031 - 1032 лет. Это означает, например, что в человеке за всю его жизнь с большой вероятностью не распадается ни один протон. [29]
Поиски распада протонов проводятся на сложных установках с большими чувствительными объемами вещества. Термин чувствительный объем означает, что если какой-нибудь нуклон в этом объеме распадается на легкие частицы, то такой распад будет зарегистрирован. Чувствительные объемы существующих и строящихся сейчас установок содержат в себе 1031 - 1033 нуклонов, а экспозиции на этих установках длятся годами. Для защиты от космического излучения установки располагаются в подземных лабораториях на большой глубине. Пока не удалось надежно зарегистрировать распад протона. Несколько найденных событий - кандидатов в протонные распады - могут быть объяснены фоновыми процессами. В этих опытах установлено, что протон, если даже он и не является абсолютно стабильным, имеет огромное время жизни тгя1031 - 1032 лет. Это означает, например, что в человеке за всю его жизнь с большой вероятностью не распадается ни один протон. [30]