Question

α衰变是什么?

Answer 1

自发放射α粒子的核衰变过程.α粒子是电荷数为2、质量数为4的氦核嬆He.α衰变可一般地表示为AZX—→+嬆He,式中AZX为母核；为放射α粒子后剩余的子核.根据母核、子核及氦核的静质量,衰变过程发生质量亏损,Δm=mX-mY-mα＞0,与此质量亏损相应的能量Δm·c2称为衰变能,大约为Ω兆电子伏特(MeV)量级,其中98%以上是α粒子动能,只有不足2%表现为子核的反冲动能.实际上根据放射α粒子的动能测量,发现大部分核素放出的α粒子可分为能量具有不同确定值的几群,例如Bi衰变成Tl共放出能量不同的六群α粒子,这说明子核具有离散的能级结构,能量最大的对应于Bi的基态跃迁到Tl的基态,其他的对应于跃迁到Tl的激发态,其中前者的相对强度较大；也有的核素可以从母核的不同能态跃迁到子核的基态,其特点是α粒子能量较低的跃迁较强.
不同核素α衰变的半衰期分布较广,从1微秒(μs)到1017秒(s),一般的规律是衰变能较大,则半衰期较短；反之,衰变能较小,则半衰期较长.衰变能的微小改变,引起半衰期的巨大变化.α衰变是量子力学隧道效应的结果,半衰期随衰变能变化的规律可以根据隧道效应予以说明.计算表明,α粒子和子核的库仑势垒高达20MeV,α粒子的能量虽小于此值,但由于隧道效应,α粒子有一定的几率穿透势垒,跑出原子核.α粒子的能量越大,穿透势垒的几率越大,即衰变几率越大,从而半衰期越短.由于能量因子出现在指数上,因而它的微小变化,引起半衰期的巨大变化.这是量子力学研究原子核的最早成就之一.
α衰变主要限于一些重核素.α衰变能谱的研究提供了核结构的信息.