Основными характеристиками -радиоактивных ядер
и испускаемых ими
-частиц являются период полураспада
и кинетическая энергия
.
Можно заметить, что чем энергичней будут частицы, тем более длинный пробег они
будут иметь в веществе. Длина пробега частицы в веществе
(не путать с длиной
пробега молекул в газе), до полной ее остановки, определяется начальной
энергией частицы:
, (4)
здесь – начальная энергия
частицы, а
– удельные потери
энергии в веществе. Поскольку в начале прошлого века отсутствовали другие
методы измерения энергии, длина пробега частиц, испускаемых при радиоактивном
распаде, являлась важной характеристикой радиоактивного вещества.
Измеряя пробег -частицы в веществе, например в воздухе, можно определить ее
энергию. Переход от пробегов к энергии производится при помощи эмпирических или
теоретических формул, связывающих пробег и энергию альфа-частицы для данной
среды. В первом приближении пробег
- частицы в воздухе при
атмосферном давлении связан с ее энергией степенной функцией вида
. (5)
Энергии -частиц при
-распаде многих
радиоактивных элементов приблизительно равны 6 МэВ. Мерой прочности,
устойчивости ядра к разделению его на
какие-либо составные части, является величина энергии связи ядра относительно
этих частей. Чем больше энергия связи, тем
труднее произвести разделение. Если энергия связи отрицательна, то ядро
может разделиться самопроизвольно, причем этот процесс будет сопровождаться выделением энергии, равной
модулю энергии связи. В соответствии с
этим условие энергетической возможности
-распада записывается
следующим образом:
, (6)
здесь – заряд радиоактивного
ядра,
– массы ядер или
-частицы,
–скорость света.
При этом конечное ядро и -частица приобретают суммарную кинетическую энергию
, (7)
которая называется энергией -распада.
При этом подавляющую часть кинетической
энергии уносит -частица.
Энергетическое рассмотрение спектров
-распадов позволило
объяснить целый ряд экспериментальных закономерностей этого процесса, например,
возникновение тонкой структуры
-спектра и появление длиннопробежных
- частиц. Капельная
модель ядра, позволяющая вычислить
энергию связи
- частицы в ядре,
предсказывает, что
-распад становится возможным лишь при
>73, причем
и
растут с увеличением
.