jm_2_2

2.2 Typy radioaktivních přeměn

Rozlišujeme následující typy radioaktivních přeměn:

přeměna alfa,
přeměna beta plus,
přeměna beta minus,
elektronový záchyt,
přeměna s emisí protonů,
přeměna s emisí fragmentů jader.

Přeměna alfa

je typ radioaktivní přeměny charakterizovaný emisí záření a. Jde o jadernou přeměnu probíhající podle obecného schématu

Energetické spektrum záření a je diskrétní (čárové). Samovolná přeměna podle uvedeného schématu probíhá pouze za předpokladu, že separační energie přeměny alfa S_a je záporná neboli

kde je obecné označení klidové hmotnosti jádra s protonovým číslem Z a nukleonovým číslem A. Výše uvedená podmínka je vyjádřením skutečnosti, že
u samovolné přeměny dochází ke snížení celkové klidové energie systému, a to její přeměnou na kinetickou energii produktů přeměny.

Animace (1 MB)

Příklady přeměn alfa

Přeměnou alfa se přeměňují např. jádra: .

Úkol k textu naleznete zde.

Přeměna beta minus

je typ radioaktivní přeměny charakterizovaný emisí záření b^–. Jde o jadernou přeměnu probíhající podle obecného schématu

při které vzniká elektron a elektronové antineutrino .

Animace (1.5 MB)

Přeměna beta plus

je typ radioaktivní přeměny charakterizovaný emisí záření b⁺. Jde o jadernou přeměnu probíhající podle obecného schématu

při které vzniká pozitron a elektronové neutrino .

Animace (1.5 MB)

Pozitron

je antičástice elektronu, která má stejnou klidovou hmotnost, ale opačné znaménko elektrického náboje. Neutrino a antineutrino jsou neutrální částice, jejichž hmotnost je nulová nebo velmi malá. Vzhledem k těmto vlastnostem se neutrino, resp. antineutrino, neobjeví v bilanci elektrického náboje a klidové hmotnosti. Musíme ale započítat jejich kinetickou energii, resp. hybnost, v rámci zákona zachování energie, resp. zákona zachování hybnosti.

Energetické spektrum záření b^± je spojité. Podmínkou samovolné přeměny je opět záporná hodnota příslušné separační energie:

Přeměna beta je vyvolána novým typem interakce, který se označuje jako slabá interakce.

Podstata přeměny beta

Podstatou této přeměny je přeměna nukleonů v jádře, a to neutronu na proton a naopak podle schémat

Vidíme, že neutron, resp. proton, který je v jádře na vyšší energetické hladině, se může přeměnit na proton, resp. neutron, na nižší energetické hladině.

Animace (670 kB) Animace (650 kB)

Poznámka

V případě volných nukleonů se samovolně přeměňuje pouze volný neutron na proton, který má nižší klidovou energii než neutron, a to podle horního schématu. Volný proton je dle standardních teorií stabilní.

Příklady přeměn beta

Přeměnou b^- se přeměňuje např. tritium na . Přeměnou b⁺ se přeměňuje neklid , který je uměle připraven reakcí , na .

Jádro se může přeměňovat přeměnou beta plus, beta minus a navíc i záchytem elektronu.

Záchyt elektronu

(též záchyt K) je jaderná přeměna, při níž dochází k zachycení a pohlcení elektronu slupky K jádrem. Přeměna probíhá podle schématu

Přestože přeměna jádra musí být v tomto případě vyvolána jinou částicí (elektronem), může proces v případě, že jádro je součástí atomu (tj. má elektronový obal), proběhnout samovolně. Bývá proto zvykem řadit záchyt elektronu mezi radioaktivní přeměny.

Animace (1.4 MB)

Záchyt elektronu se projevuje buď následným charakteristickým rentgenovým zářením nebo emisí Augerových elektronů. Ve většině případů je jádro Y v excitovaném stavu, proto následuje přechod do stavu základního spojený nejčastěji s vyzářením fotonu záření g (přechod g). Celý proces se tak jeví jako radiační záchyt elektronu.

Úkol k textu naleznete zde.

Kromě výše uvedených radioaktivních přeměn, které jsou jadernými přeměnami v tom smyslu, že při nich dochází ke změně typu jádra (změna čísel Z , A), se zde často formálně zařazují i procesy, ve kterých dochází pouze ke změně energetického stavu jádra. Jedná se o deexcitaci jádra, tj. přechod z excitovaného stavu (všechny energetické stavy kromě základního) do stavu základního, což je stav s nejnižší energií.