α衰变是什么?

α衰变是什么?

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。