20xx年醫(yī)學(xué)專題—放射性的發(fā)現(xiàn)衰變及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律一(編輯修改稿)
2024-11-15 03:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 態(tài)時(shí)便有 光子(guāngzǐ)放出。,在（2）式中， 是一定(yīd236。ng)的，取一組分立值時(shí), 由（3）式可見相應(yīng)的 有一系列的分立值，,因而子核激發(fā)能有一系列分立值， 對(duì)應(yīng) 的子核到了不同的激發(fā)態(tài).,在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得：,第五節(jié)： 衰變,第三十四頁，共七十九頁。,所以 對(duì)應(yīng)的子核到了基態(tài)(jī t224。i)，相應(yīng)的衰變能即為總衰變能,相對(duì)于子核基態(tài)(jī t224。i)的高度為4.879MeV，子核激發(fā)態(tài)高度為 ,即：,同理,所以(suǒyǐ)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該能觀察到能量為 的 光子。這一能量的光子在實(shí)驗(yàn)中的確被測(cè)得。,第五節(jié)： 衰變,第三十五頁，共七十九頁。,習(xí)慣上自母核的能級(jí)向左下畫一帶頭的斜線表示(biǎosh236。) 衰變，箭頭所指的能級(jí)就是衰變中生成的子核所處的能量狀態(tài)。,右圖通常稱為衰變綱圖；上、下兩條水平線分別為母核和子核的基態(tài)；在這個(gè)之間的所有橫線表示(biǎosh236。)子核的各激發(fā)態(tài)，相應(yīng)的能量標(biāo)在橫線的一側(cè)；,第五節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),第三十六頁，共七十九頁。,因?yàn)? 粒子帶一個(gè)單位電荷所以可以用測(cè)量 粒子衰變能量一樣(yīy224。ng)的方法測(cè)得 粒子的能量，,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),衰變過程中,核子數(shù)不變，所以母核和子核屬同量異位(y236。 w232。i)素。根據(jù)衰變過程中放出電子的不同， 衰變分為 放射性， 放射性和軌道電子捕獲 (EC)三種類型。,衰變能的分布以及衰變面臨的難題,即,1.衰變能的測(cè)量,一、衰變條件及測(cè)量,第三十七頁，共七十九頁。,（1）各種能量(n233。ngli224。ng)的 粒子都有；,（2） 有一極大值 。,設(shè)出射 粒子(l236。zǐ)動(dòng)能為 ，總能量為 ，,由實(shí)驗(yàn)可以得到粒子(l236。zǐ)的強(qiáng)度與能量分布曲線.,則,又：,解得：,測(cè)得 即得 的大小。,第六節(jié)： 衰變,第三十八頁，共七十九頁。,由 衰變知核能級(jí)是量子化的， 而衰變能是一定的，等于 ，一定的衰變能在核與粒子(l236。zǐ)之間分配時(shí)， 若 粒子(l236。zǐ)分得的能量是連續(xù)的，那就意味著核能級(jí)也是連續(xù)的，如果核能級(jí)不連續(xù),那么在沒有核能級(jí)的地方， 系統(tǒng)能量不守恒；,衰變連續(xù)譜導(dǎo)致(dǎozh236。)了下列無法解釋的難題：,2. 衰變面臨(mi224。nl237。ng)的難題,（1）連續(xù)譜的出現(xiàn)與能量守恒以及核能級(jí)量子化相矛盾,第六節(jié)： 衰變,第三十九頁，共七十九頁。,那么 衰變放出的電子(di224。nzǐ)是從哪里來的，也是一個(gè)很難回答的問題。,核的自旋角動(dòng)量是由質(zhì)量數(shù)A決定(ju233。d236。ng)的。當(dāng)A為偶數(shù)時(shí)，自旋量子數(shù)l為整數(shù)，否則l為半整數(shù)。在 衰變中，A是不變的。所以l的整數(shù)或半整數(shù)性不變。但電子具有1/2的自旋，因此整個(gè)系統(tǒng)的角動(dòng)量不守恒。,（2）與角動(dòng)量守恒(shǒu h233。nɡ)相矛盾,除此之外，根據(jù)量子力學(xué)的不確定關(guān)系，不允許有電子在核內(nèi)存在；,第六節(jié)： 衰變,第四十頁，共七十九頁。,中微子ν的靜質(zhì)量幾乎為0不大于10eV；穿透本領(lǐng)極大，在原子密度(m236。d249。)為1023（個(gè)/cm）的物質(zhì)中，其平均自由程約為1016km；即使在核物質(zhì)中，平均自由程也達(dá)1km，因此，它穿越地球被俘獲的幾率是1012，它的自旋為,1930年，泡利針對(duì)上述矛盾，大膽地提出了中微子假說。他預(yù)言，在β衰變的同時(shí)，還發(fā)射一個(gè)自旋為1/2，不帶電, 靜質(zhì)量幾乎(jīhū)為0的粒子。 稱其為中微子,引入中微子之后，上述矛盾迎刃而解。并且人們?cè)?956年從實(shí)驗(yàn)中找到了中微子。,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),二、中微子假設(shè),1.中微子特性,第四十一頁，共七十九頁。,實(shí)驗(yàn)測(cè)得，出射 β粒子的能量是連續(xù)的，核能級(jí)是分立的，所以總衰變能在β粒子,中微子ν和子核之間進(jìn)行(j236。nx237。ng)分配。分配方案不外乎以下三種情況:,引入中微子后，能量(n233。ngli224。ng)的分配方案,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),第四十二頁，共七十九頁。,上面已經(jīng)(yǐ jing)證明，原子核中是不能存在電子的。因此 衰變時(shí)的電子是核內(nèi)臨時(shí)產(chǎn)生的，在 俘獲中，分別發(fā)生如下過程：,引入中微子之后，電子(di224。nzǐ)的來源,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),第四十三頁，共七十九頁。,一般(yībān)表示：,仿照(fǎngzh224。o) 衰變，我們定義這一過程的衰變能為,衰變(shuāibi224。n)的條件為 ，即,（ 分別為母核、子核的原子質(zhì)量）,由此可見，只有當(dāng)母核原子的質(zhì)量大于子核原 子質(zhì)量時(shí)，才有可能發(fā)生 衰變。,1. 衰變,第六節(jié)： 衰變,三、衰變的條件及衰變綱圖,第四十四頁，共七十九頁。,一般(yībān)表示：,衰變(shuāibi224。n)能,條件(ti225。oji224。n),即,一般表示,式中 表示核外i軌道上的電子， 表示該軌道上電子的結(jié)合能,2. 衰變,3.軌道電子俘獲,=,第六節(jié)： 衰變,第四十五頁，共七十九頁。,同 衰變一樣， 衰變也可以用衰變綱圖表示，習(xí)慣上用(sh224。nɡ y242。nɡ)兩條橫線分別表示母體和子體的原子核基態(tài)．兩線之間的距離相當(dāng)于母體和子體的能量差，從母體能級(jí)向下畫一箭頭線至子體能級(jí)表示 衰變；向左下則表示電子俘獲； 而 衰變則因?yàn)槟阁w原子質(zhì)量至少應(yīng)比子體原子質(zhì)量大 時(shí)才有可能，故習(xí)慣上先從母體能級(jí)垂直向下畫一線段 ，再折向左邊畫一箭頭表示 衰變．,我們可以(kěyǐ)求得發(fā)生EC的條件是,通常K俘獲發(fā)生(fāshēng)的幾率最大．,４.衰變綱圖,第六節(jié)： 衰變,第四十六頁，共七十九頁。,三種(sān zhǒnɡ)衰變的綱圖如圖所示．,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),第四十七頁，共七十九頁。,第六節(jié)： 衰變(shuāibi224。n),第四十八頁，共七十九頁。,衰變變除上面(sh224。ng miɑn) 講到的幾種情況之外還存在以下幾種特殊 的衰變方式：,(１)中微子吸收(xīshōu),(２)雙 衰變(shuāibi224。n)，即一次放出兩個(gè)光電子．,第六節(jié)： 衰變,第四十九頁，共七十九頁。,(３) 延遲中子發(fā)射，即母核發(fā)生 衰變后，得到不穩(wěn)定的子核；子核又放出中子，變成它的同位素，有時(shí)緩發(fā)一個(gè)中子，有時(shí)釋放(sh236。f224。ng)兩個(gè)中子.,(4)
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