Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Радиоактивность – самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Радиоактивность ядер, встречающихся в природе, называют естественной. Радиоактивность ядер, синтезируемых искусственным путем (с помощью ядерных реакций), называют искусственной. Принципиального различия между искусственной и естественной радиоактивностью нет, их процессы подчиняются одним и тем же закономерностям.

Естественная радиоактивность была открыта в 1896 г. французским физиком Анри Беккерелем. Систематическое изучение естественной радиоактивности было проведено Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри. Искусственная радиоактивность была открыта в 1934 г. Фредериком Жолио-Кюри и Ирен Жолио-Кюри.

Радиоактивность как всякий квантовый процесс – явление статистическое, так как одинаковые ядра, находясь в одинаковых условиях, распадаются за различные интервалы времени. Радиоактивность характеризуется величиной (с^–1), которая определяет вероятность распада ядра в единицу времени. Величину называют постоянной распада.

Число ядер , распавшихся за время , прямо пропорционально числу ядер , не распавшихся к моменту времени

. (4.1)

Знак минус указывает на то, что , так как является приращением (конечное минус начальное) количества нераспавшихся ядер.

Проинтегрируем (4.1)

,

где – количество ядер в начальный момент времени (их количество до рассматриваемого распада).

, , , .

Окончательно получим

, (4.2)

т.е. число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненте. Выражение (4.2) и есть закон радиоактивного распада.

Количество ядер, распавшихся за время , равно

.

Периодом полураспада называют время, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер. Этот период определим из (4.2)

, , , .

За интервал времени , т.е. от момента времени до момента , число распадающихся ядер равно (здесь ). Время жизни каждого из этих ядер равно . Сумма времен жизни всего первоначального количества ядер определяется выражением

Тогда среднее время жизни радиоактивного ядра равно

.

Дата добавления: 2014-01-06