Материал: Пустынский Л.Н. Конспект лекций по Ядерной физике

где s и l – спин и орбитальный момент соответствующих частиц. Испускание -частицы и нейтрино с l > 0 крайне маловероятно (запрещено на языке квантовой механики), и разрешенными являются переходы с l = 0.

Таким образом, разрешенными являются -переходы, для кото-

рых Рм·Рд = +1 и l = 0.

Для разрешенных переходов изменение спина ядра будет определяться только ориентацией спинов, вылетающих частиц. При этом согласно (3.5.11) имеются две возможности.

а) β-Частица и нейтрино испускаются с противоположно направленными спинами, так что полный момент, уносимый обеими частицами, равен нулю (ориентация спина нуклона, испытывающего β- распад, сохраняется ) и спин ядра не изменяется, т.е. I = 0. Такие переходы называются фермиевскими, а соответствующие правила

б) β-Частица и нейтрино испускаются с одинаково направленными спинами, так что полный момент, уносимый обеими частицами равен единице (ориентация спина нуклона изменяется на обратную). Возможные изменения спина ядра составят I = 0, ±1. Если исключить 0 – 0 переходы, в которых спин ядра равен нулю, как в начальном, так и в конечном состоянии, то получим правила отбора Гамо-

ва-Теллера

Еще раз отметим, что для 0 - 0 переходов гамов-теллеровские переходы строго запрещены, т.е. не могут быть выполнены ни при каких условиях.

116

Поэтому вероятность непосредственно -распада и образования дочернего ядра в том или ином энергетическом состоянии очень сильно зависит от четности и разности спинов исходного и конечного состояний ядер. Это положение отчетливо видно на диаграмме (рис. 3.5.2) распада ядра 14О, где вероятность оказаться дочернему ядру в основном состоянии с характеристикой 1+ имеет ничтожную вероятность.

Энергия возбуждения дочерних ядер при β-распадах определяется системой энергетических уровней дочерних ядер и лежит обычно в интервале 0,1 ÷ 3 МэВ. В этих случаях переход возбужденного дочернего ядра в основные состояния происходит обычным порядком.

может достигать 8 ÷ 11 МэВ, превышая энергию связи (отделения) нуклона:

и возбужденное дочернее ядро освобождается от избыточной энергии, практически мгновенно, испуская нуклон, – протон или нейтрон, в зависимости от того, для какого из нуклонов выполняется условие (3.5.14). Эти нуклоны получили название запаздывающих,

(см. §5.3). Время появления запаздывающих нейтронов деления, в отличие от мгновенных (см. §5.2), определяется периодами полураспада ядер предшественников. На рис. 3.5.3 изображена схема образования запаздывающих нейтронов при β-распадах ядер 87Br, об-

разующихся при делении 235U. Примерно в двух случаях из ста β-- распадов ядер 87Br дочерние ядра 87Кr возникает в сильно возбуж-

отделения последнего нейтрона в ядре 87Кr составляет Sn = 5,53 МэВ, которая меньше энергии возбуждения и потому испускается нейтрон с кинетической энергией 0,27 МэВ и образуется стабильное ядро 86Кr. Можно указать две причины такой малой величины энергии связи последнего нейтрона: ядра осколков деления пересыщены нейтронами (лежат ниже дорожки стабильности, см. рис. 1.1.2); и, кроме этого, ядро 87Кr имеет один лишний нейтрон относительно

нейтронов при β--распаде тяжелых осколков деления, например ядра 137I, которое может превращаться в сильно возбужденное ядро 137Хе*. Испустив нейтрон, ядро 137Хе* превращается в стабильное яд-

ро 136 Хе с магическим числом нейтронов, равным 82. 54

Таким образом, можно указать два обстоятельства, благоприятствующие выполнению условия (3.5.14) и, следовательно, появле-

нию запаздывающих нейтронов при β--распаде: - запрет образования дочернего ядра в основном энергетическом состоянии и малая величина энергии Sn отделения нейтрона.

Если ядра сильно перегружены нейтронами и находятся ниже дорожки стабильности (рис. 1.1.2), то возможно образование последо-

вательных цепочек β--распадов. Подобная ситуация наблюдается в

118

В теории Ферми процесс -распада рассматривается как результат взаимодействия нуклона с новым видом поля (электрононейтринным полем), в результате которого нуклон, находясь в одном из двух возможных нуклонных состояниях – протонном или нейтронном - испускает -частицу и нейтрино и переходит в другое нуклонное состояние. Нуклоны являются источниками -частиц и нейтрино, которые рождаются непосредственно в момент преобразования нуклонов в электроно-нейтринном поле. Такого рода поля в настоящее время называются электрослабыми.

ствий, так как осуществляются электрическими силами электронных оболочек атомов. В частности, любые проявления жизни на Земле также имеют электромагнитный характер.

Сильное (ядерное) взаимодействие удерживает нуклоны в ядре и проявляется в различных ядерных реакциях.

Слабое взаимодействие ответственно за -распад и распады мезонов. Гравитационное поле проявляется в макроскопических и космических масштабах. Если расположить все эти взаимодействия по