衰变,拼音为shuāi biàn。亦称“蜕变”。指放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程,如镭放出α粒子后变成氡[dōng]。
简介
编辑不稳定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定,这个过程称为衰变(Radioactive decay)。这些放射出的粒子或能量(后者以电磁波方式射出) 统称辐射(radiation)。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、
粒子、γ射线或中子。放射性核素在衰变过程中,该核素的原子核数目会逐渐减少。衰变至只剩下原来质量一半所需的时间称为该核素的半衰期
。每种放射性核素都有其特定的半衰期,由几微秒到几百万年不等。原子核由于放出某种粒子而变为新核的现象.原子核是一个量子体系,核衰变是原子核自发产生的变化,它是一个量子跃迁过程,它服从量子统计规律.对任何一个放射性核素,它发生衰变的精确时刻是不能预知的,但作为一个整体,衰变的规律十分明确.若在dt时间间隔内发生核衰变的数目为dN,它必定正比于当时存在的原子核数目N,显然也正比于时间间隔dt .衰变不受任何条件的影响,是物质特有的性质。
α衰变
编辑α衰变是一种放射性衰变。在此过程中,一个原子核释放一个α粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核),并且转变成一个质量数减少4,核电荷数减少2的新原子核。
一个α粒子与一个氦原子核相同,两者质量数和核电荷数相同。α衰变从本质上说,是量子力学隧道效应的一个过程。与β衰变不同,它由强相互作用支配。衰变产生的α粒子的动能通常为5MeV左右,速度是30,000km/s,光速的十分之一。因为它质量相对较大,带两个单位的正电荷,速度相对较慢(针对其他衰变粒子),所以它们容易与其他原子相互作用而失去能量。因此,它们可以被一层几厘米厚的空气几乎完全吸收。推论表明,每一种产生a放射性的物质,只放出单一能量的α粒子。但精确 的测量发现,同一种α放射性物质能放射出几组不同能量的^粒子,形成α能谱的精细结构,这就揭示了原子核能级的分立性:与原子类同,原子核也存在一系列离散的能级。α衰变过程中,子核与母核(一般是母核)可处于不同的能级,因而放射出的α粒子也就可以有不同的能量。
β衰变
编辑β衰变是一种放射性衰变。在此过程中,一个原子核释放一个β粒子(电子或者正电子),分为β+衰变(释放正电子)和β-衰变(释放电子)。β-衰变中,弱相互作用把一个中子转变成一个质子,一个电子和一个反电子中微子。其实质是一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变成一个上夸克。W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子。
β+衰变中,一个质子吸收能量转变成一个中子,一个正电子和一个电子中微子。其实质是一个上夸克通过释放一个W+玻色子转变成一个下夸克。W+玻色子随后衰变成一个正电子和一个电子中微子。与β-衰变不同,β+衰变不能单独发生,因为它必须吸收能量。在所有β+衰变能够发生的情况下,通常还伴随有电子捕获反应。
γ衰变
编辑γ辐射通常伴随其他形式的辐射产生,例如α射线,β射线。当一个原子核发生α衰变或者β衰变时,生成的新原子核有时会处于激发态,这时,新原子核会向低能级发生跃迁,同时释放γ粒子。这就是γ辐射。γ射线,x-射线, 可见光和紫外线,都是不同形式的电磁辐射。唯一的区别是光的频率,也就是光子的能量。γ光子的能量最高。
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