К-захват

К-захват
Ядерная физика
Атомное ядро · Радиоактивный распад · Ядерная реакция


Электро́нный захва́т, e-захват — один из видов бета-распада атомных ядер. При электронном захвате один из протонов ядра захватывает орбитальный электрон и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино. Заряд ядра при этом уменьшается на единицу. Массовое число ядра, как и во всех других видах бета-распада, не изменяется. Этот процесс характерен для протонноизбыточных ядер. Если энергетическая разница между родительским и дочерним атомом (доступная энергия бета-распада) превышает 1,022 МэВ (удвоенную массу электрона), электронный захват всегда конкурирует с другим типом бета-распада, позитронным распадом. Например, рубидий-83 превращается в криптон-83 только посредством электронного захвата (доступная энергия около 0,9 МэВ), тогда как натрий-22 распадается в неон-22 посредством как электронного захвата, так и позитронного распада (доступная энергия около 2,8 МэВ).

Поскольку число протонов в ядре (т.е. заряд ядра) при электронном захвате уменьшается, этот процесс превращает ядро одного химического элемента в ядро другого элемента, расположенного ближе к началу таблицы Менделеева.

Общая формула электронного захвата

\mathrm{p}^+   + \mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{n} + {\nu}_e \,

Примеры:

\mathrm{{}^{26}_{13}Al}+\mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{{}^{26}_{12}Mg}+{\nu}_e \mathrm{{}^{59}_{28}Ni}+\mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{{}^{59}_{27}Co}+{\nu}_e

Содержание

Процессы в электронной оболочке

Электрон захватывается ядром с, как правило, ближайших к нему электронных оболочек (в порядке K, L, M, N, …), причём при прочих равных условиях максимальна вероятность захвата s-электрона. Это обусловлено тем, что плотность волновой функции орбитального электрона в ядре наибольшая для низколежащих электронных оболочек, причём для s-электронов (с нулевым орбитальным моментом l=0) плотность имеет максимум при r=0, а для p-, d-, f-… электронов (l=1, 2, 3, …) плотность в ядре нулевая. Кроме того, плотность электронов в ядре увеличивается с ростом заряда ядра, поэтому электронный захват более вероятен для тяжёлых ядер. В случае захвата электрона с K-оболочки процесс называется К-захватом, с L-оболочки — L-захватом и т. д.

Атом при электронном захвате переходит в возбуждённое состояние с внутренней оболочкой без электрона (или, как говорят, с «дыркой», вакансией на внутренней оболочке). Снятие возбуждения атомной оболочки происходит путём перехода на нижний уровень электрона с одной из верхних оболочек, причем образовавшуюся на более высокой оболочке вакансию может заполнить электрон с ещё более высокой оболочки и т. д. Энергия, выделяющаяся при этом, уносится одним или несколькими фотонами рентгеновского излучения и/или одним или несколькими Оже-электронами. Если электронный захват происходит в атоме, находящемся в вакууме или разреженном газе, распавшийся атом образует, как правило, многозарядный положительный ион вследствие потери оже-электронов; вероятность сохранения атомом нейтральности порядка процента и менее.

Распределение энергии и импульса

Электронные нейтрино, образующиеся в e-захвате, имеют моноэнергетический спектр, поскольку кинетическая энергия распада делится между двумя частицами: нейтрино и ядром отдачи. Импульсы этих частиц в системе центра инерции равны, однако дочернее ядро на много порядков массивнее, чем нейтрино, поэтому почти вся выделившаяся в распаде энергия уносится нейтрино. Характерная кинетическая энергия ядер отдачи составляет лишь несколько эВ (несколько десятков эВ для лёгких ядер), характерная скорость - километры в секунду. Часть энергии, выделившейся в электронном захвате, передаётся электронной оболочке (эта энергия равна энергии связи захватываемого электрона) и выделяется в каскадных переходах в оболочке (см. выше).

В редких случаях электронный захват сопровождается возникновением гамма-кванта внутреннего тормозного излучения. При этом энергия и импульс распределяются между тремя частицами, и энергетический спектр нейтрино, тормозного фотона и ядра отдачи непрерывен. Этот процесс следует отличать от электронного захвата с заселением одного из возбуждённых уровней дочернего ядра, что во многих случаях даже более вероятно, чем заселение основного уровня (если переход на основной уровень подавлен правилами отбора по спину и чётности).

Влияние окружения на вероятность e-захвата

Радиоактивные ядра, для которых разрешён чистый электронный захват, оказываются стабильными, если они полностью ионизированы (такие ионы называют «голыми»). Такие ядра, сформированые в ходе r-процессов в взрывающейся сверхновой и выброшенные в космос при достаточно высокой температуре окружающей плазмы, могут остаться полностью ионизированными и, таким образом, стабильными по отношению к электронному захвату, пока они не встретятся с электронами в космосе. Аномалии в распределении элементов, как предполагается, частично возникли благодаря этому свойству электронного захвата.

Химические связи также могут влиять на вероятность электронного захвата (правда, в малой степени, обычно меньше 1 %) путём изменения электронной плотности вблизи ядра [1]. Экспериментально обнаружено также, что на вероятность электронного захвата некоторое (очень небольшое) влияние оказывают температура и давление окружающей среды — также посредством изменения электронной плотности в ядре. Ощутимое влияние окружающей среды на вероятность распада выделяет электронный захват из других видов радиоактивного распада.

См. также


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Полезное


Смотреть что такое "К-захват" в других словарях:

  • Захват (значения) — Захват: Силовое задержание одного или нескольких лиц (заложников, преступников и др.), в частности, с применением оружия. Захват  вспомогательное устройство грузоподъёмной машины. Захват движения (от англ. Motion capture) метод анимации …   Википедия

  • Захват танкера \"Туапсе\ — захват советского танкера флотом Китайской Республики в 1954 году. Содержание 1 Предыстория 2 Захват корабля …   Википедия

  • Захват парома «Авразия» — Место атаки  Турция, Трабзон …   Википедия

  • Захват танкера «Туапсе» — Захват танкера «Туапсе»  захват советского танкера флотом Китайской Республики (Тайваньский режим) в 1954 году. Содержание 1 Предыстория 2 Захват корабля …   Википедия

  • Захват автобуса с заложниками в Маниле — Автобус, в котором удерживались заложники …   Википедия

  • Захват Рима готами (410 год) — Захват Рима готами (24 26 августа 410 года)  разграбление Рима готами в августе 410 года. Во время вторжения в Италию осенью 408 года войско вестготов под предводительством короля Алариха в 1 й раз осадило Рим. Получив богатый выкуп, Аларих… …   Википедия

  • Захват «Акилле Лауро» — Теплоход «Акилле Лауро» Цель атаки Теплоход «Акилле Лауро» …   Википедия

  • Захват самолётов («Доусон филд», 1970) — Захват самолётов и заложников «Доусон филд» Самолёты на «Доусон филд» во время пресс конференции НФОП Дата сентябрь 1970 …   Википедия

  • Захват заложников в штаб-квартире ОПЕК в Вене 21 декабря 1975 года — Место атаки г. Вена …   Википедия

  • Захват языка — тактический приём, применяемый разведчиками для того чтобы доставить командованию человека (военнослужащего), от которого планируется получить информацию определённого рода. Выражение «взять языка» не является исключительно жаргонным, так как… …   Википедия

  • Захват самолётов на «Доусон филд» — Захват самолётов и заложников «Доусон филд» Самолёты на «Доусон филд» во время пресс конференции НФОП …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»