Гамма-квант испускание

Когда ядро остается в возбужденном состоянии, можно ожидать, что оно перейдет в более устойчивое состояние путем гамма-излучения. Именно поэтому гамма-излучение связано практически со всеми альфа- и бета-переходами. Так как гамма-лучи —это форма электромагнитного излучения, и поэтому не имеют заряда н массы покоя, то никакого изменения изотопной характеристики ядра в результате гамма-излучения не происходит. Гамма-излучение может быть трех видов. Первый из них — это простое испускание гамма-кванта. Второй вид — внутренняя конверсия. В довольно упрощенном виде внутренняя конверсия может быть представлена как столкновение испущенного фотона с электроном во внешней структуре атома. Предполагается, что в результате этого столкновения энергия фотона полностью передается электрону, который приобретает энергию, равную энергии начального фотона за вычетом энергии связи электрона. Однако вся простота этой картины исчезает, стоит только учесть малую вероятность такого столкновения. В действительности внутренняя конверсия — это процесс, конкурирующий с гамма-излучением он заключается в том, что электрон одного из электронных уровней атома испускается. Чаще всего испускается электрон с К- или -уровней, так как они наиболее близки к ядру. Отношение числа электронов конверсии к числу испускаемых фотонов называют коэффициентом внутренней конверсии. Так [c.408]

Позитрон был открыт в 1933 г. Андерсоном при изучении фотографий следа движения частиц в камере Вильсона. Он заметил частицу, которая вела себя в присутствии магнитного поля как частица, обладающая массой и величиной заряда электрона, но направление кривизны ее полета соответствовало положительно заряженной частице. Затем было найдено, что положительный электрон, или позитрон — обычная частица в распаде искусственно полученных радиоизотопов. Хотя поведение позитрона при распаде во многом аналогично поведению электрона, он существует только ограниченное время. После испускания в результате столкновений он замедляется и в конечном счете аннигилирует с электроном. Это приводит к появлению двух гамма-квантов, каждый из которых имеет энергию 0,511 /Иэв — энергию, эквивалентную массе покоя электрона. [c.401]

Каждый акт деления сопровождается испусканием 2 или 2,5 нейтронов По гамма-квантов и 3-частиц. [c.258]

Взаимодействие нейтрона низкой энергии < 10 эВ с ядром с массовым числом А, как правило, приводит к образованию составного возбужденного ядра с массовым числом А + 1 и последующему снятию возбуждения испусканием гамма-кванта. Эта реакция называется реакцией радиационного захвата и обозначается (п,у), ее сечение при Е < 0,5 эВ обычно обратно пропорционально скорости нейтрона а ,у = l/v . При Е > 0,5 эВ характерной особенностью зависимости сечения а от энергии нейтронов является появление резонансов, которые обусловлены наличием у составного ядра, как у любой квантовой системы, определенных энергетических уровней. Когда энергия возбуждения (сумма кинетической энергии нейтрона и его энергия связи в составном ядре) очень близка или равна энергетическому уровню составного ядра, то сечение захвата значительно возрастает (резонансный захват). Поскольку таких энергетических уровней у некоторых ядер много, то суммарное сечение захвата у таких ядер в резонансной области энергий нейтронов велико. [c.6]

Примечание. р+ — позитрон р- — электрон ЭЗ — электронный захват орбитального электрона ИП — изомерное превращение (переход ядра из верхнего энергетического состояния в нижнее) у — испускание гамма-кванта. Значок у массового числа — метастабильное возбужденное состояние. [c.8]

Мессбауэра эффект Явление, связ. с испусканием гамма-квантов малой энергии нек-рыми радиоакт. изотопами (железо-57, никель-61, цинк-67, олово-119) и последующей абсорбцией их др. ядрами. Прим. для иссл. св-в кристаллов, пов-сти ТВ. тел, экспресс-анализа руд и др. ТВ. тел. [c.125]

В некоторых случаях нейтронный активационный анализ оказывается недостаточно эффективным из-за образования при облучении короткоживущих радионуклидов или же, наоборот, очень долгоживущих или даже стабильных ядер. В этом случае используют активационный анализ под действием фотонов большой энергии. Образование таких фотонов происходит после торможения пучка ускоренных электронов на мишени из вольфрама или молибдена. При облучении пучком таких тормозных фотонов мишени из исследуемого материала происходит реакция ядерного фотоэффекта Х (7, п) Х. Продуктом этой реакции является нейтронно-дефицитное ядро X, которое распадается либо с испусканием позитрона, либо с захватом электрона. Как правило, в результате распада получаются ядра в возбуждённом состоянии, испускающие один или несколько гамма-квантов. По этой причине определение активности продуктов реакции обычно проводят по гамма-активности на гамма-спектрометрах. [c.110]

При предельно низких температурах (Т = 0) в решетке происходят лишь нулевые колебания с каким-то спектром характеристических частот. При этом, очевидно, не могут происходить переходы осцилляторов с верхних колебательных уровней на нижние, поскольку эти последние целиком заполнены. Поэтому при таких условиях отсутствует снектр поглощения фононов, т. е. передача энергии кристаллической решетки падающему на нее гамма-кванту. Но даже и при нулевой температуре сохраняется возможность переброса осцилляторов на высшие уровни, с использованием на это части энергии падающего гамма-кванта, т. е. имеется определенный спектр испускания фононов. [c.18]

СПОНТАННОЕ ДЕЛЕНИЕ (самопроизвольное деление) — тип радиоактивного превращения, при к-ром тяжелое ядро распадается на осколки — ядра элементов середины периодич. системы Менделеева (см. Радиоактивность). Обычно образуются два таких осколка, редко испускается еще альфа-частица. С. д. сопровождается одновременным испусканием нескольких нейтронов и излучением гамма-квантов. Осколки С. д. испытывают Р -раснад (см. Бета-распад), для нок-рых осколков характерно также следующее за "-распадом испускание запаздывающих нейтронов (см. также Осколки деления). [c.504]

Реакция пу), т. е. захват нейтрона и испускание гамма-кванта, приводящие к образованию изотопа того же элемента, но с массой на единиц, большей массы исходного изотопа. [c.8]

При сравнении экспериментальных и расчетных величин вероятностей излучения гамма-кванта без отдачи (/) иногда бывает необходимо учитывать локальный разогрев среды в окрестностях излучающего ядра. Подобный разогрев может оказаться существенным, если заселение мессбауэровского излучающего уровня сопровождается испусканием сильно ионизирующей частицы (а, тяжелые ионы и т. п.) например разогрев происходит в результате предшествующего а-распада или путем кулоновского возбуждения, особенно при малой теплопроводности вещества. При этом величина f может оказаться существенно меньше ожидаемого ее значения (исходя из температуры источника излучения). Локальный разогрев среды сильно ионизирующими частицами рассматривался в работах [51, 52]. Разогрев АТ, усредненный по объему цилиндра радиусом г (/), записывается в виде [c.37]

Содержание эффекта Мессбауэра составляет резонансное поглощение без отдачи. Мессбауэр рассмотрел явление отдачи атома, входящего в кристаллическую решетку. Атом в решетке связан с другими атомами и не является свободным. Поэтому энергия отдачи, возникающая при испускании или поглощении гамма-кванта, воспринимается не одним ядром, а передается соседним атомам. В этом случае в результате [c.517]

Соверщенно селективный. метод определения бериллия базируется на другом свойстве ядра этого элемента очень легко захватывают гамма-кванты. При этом испускаются нейтроны, которые нетрудно зарегистрировать. Такой фотонейтронный метод определе-ления бериллия получил широкое распространение. Аналогичным свойством захватывать гамма-кванты с испусканием нейтронов обладает еще только дейтерий. [c.78]

При определенных условиях наблюдается испускание и поглощение гамма-квантов атомными ядрами ряда более тяжелых элементов, начиная с железа, без заметного изменения их энергетического состояния за счет энергии отдачи. Последняя распределяется между всеми атомами твердого вещества и, таким образом, снижается до величины, значительно меньшей очень малой естественной ширины возбужденных уровней, составляющей всего 10-10—10- 5 величины энергии возбуждения, и это позволяет наблюдать резонанс излучателя и поглотителя гамма-квантов — эффект Мёссбауэра. Важно то, что резонансная энергия гамма-квантов зависит от состава и электронной конфигурации твердого вещества. Это позволяет более глубоко изучать природу твердого вещества, определять его электронную структуру, валентное состояние элементов, находящихся в составе данного вещества. Излучателем и поглотителем гамма-квантов при излучении мёссбау-эровских спектров служат вещества, содержащие атомные ядра одного и того же элемента (например, атомы в возбужден- [c.133]

Если на пути гамма-квантов поместить ядра того же изотопа, но в основном состоянии, то они могут поглотить гаМма-квавты— и тогда поглотившее ядро переходит в возбужденное состояние. Для того чтобы это могло произойти, необходимо, чтобы падающий гамма-квант мог передать ядру энергию, точно равную разности энергий ядра в основном и возбужденном состояниях, не больше и ре меньше. Подобный процесс избирательного поглощения гамма-квантов называется резонансным. И казалось бы, что такое поглощение происходит очень часто, так как энергия испускаемого гамма-кванта должна быть равна разности энергий основного и возбужденного состояний. Однако это не так, ибо энергия гамма-квантов чуть-чуть меньше прп их испускании часть энергии расходуется на отдачу испускающего ядра (подобно отдаче при выстреле из ружья). [c.213]

Это соотношение и объясняет тот факт, что при малых массовых числах наиболее устойчивы изотопы с Z = N = А/2 (как, например, С или ) Ы). У устойчивых тяжёлых ядер число нейтронов N всегда несколько превышает Z, чтобы скомпенсировать действием ядерных сил электростатическое рассталкивание протонов. Из (1.3.3) и (1.3.4) также вытекает, что наиболее устойчивыми будут чётно-чётные ядра, что и определяет суш,ествование большого числа стабильных изотопов с чётным Z, о чём говорилось ранее. При отклонении заряда ядра или массового числа от области стабильности энергия связи уменьшается и становится отрицательной, вследствие чего атомное ядро теряет устойчивость и оказывается способным к самопроизвольному превраш,ению в ядра с другими А ц. Z. Более того, поскольку притяжение нуклонов пропорционально А, а энергия электростатического взаимодействия пропорциональна Z , то при больших Z энергия связи ядра всегда будет отрицательна, чем объясняется отсутствие стабильных ядер с > 83. Отметим, что формула (1.3.3) относится к энергии связи основного, наинизшего состояния ядра. Возбуждённые же состояния ядра, как и возбуждённые состояния электронов в атомных оболочках, неустойчивы сами по себе и подвержены спонтанному распаду в основное состояние с испусканием одного или нескольких гамма-квантов. Однако, поскольку энергия связи нуклонов в ядре при возбуждении суш,ественно уменьшается, то возбуждённое ядро может также превратиться в другое ядро путём испускания каких-либо частиц. [c.22]

Подробный обзор домёссбауэровских работ по ядерной резонансной флуоресценции был сравнительно недавно опз бликован Б. С. Джелеповым [43]. Интерес к этим тонким и трудным экспериментам не выходил за рамки нескольких ядерно-спектроскопических лабораторий. Пожалуй, наиболее важным результатом применения ядерной резонансной флуоресценции с компенсацией отдачи явился опыт Гольдгабера, Гродзипса и Саньяра [44], установивших на основании такой компенсации при предшествующем испусканию гамма-квантов ядрами электронном захвате в ядрах [c.15]

В условиях не очень горячих звезд, таких, как наше Солнце, преобладает, по-видимому, протонно-нротонный цикл. Он складывается из трех последовательно сменяющихся превращений. Вначале соединяются на огромных скоростях два протона с образованием дейтрона — конструкции из протона и нейтрона при этом отделяются позитрон II нейтрино. Далее соединяются дейтрон с протоном в легкий гелий с испусканием гамма-кванта. Наконец, реагируют два ядра Пе, преобразуясь в альфа-частицу и два протона. Альфа-частица, обзаведясь двумя электронами, станет потом атомом гелия. [c.36]

В предыдущих главах речь шла о массе ядра и спине, представляющих интерес для аналитической химии, не менее существенна также способность некоторых ядер подвергаться характерным превращениям. Эти превращения — спонтанное деление ядер (радиоактивный распад), сопровождающееся испусканием корпускулярного и электромагнитного излучения, а также реакции присоединения, в которых ядро рекомбинирует с нейтроном или иной частицей. С последним типом превращений связана мёссбауэровская спектроскопия, основанная на резонансном поглощении гамма-квантов некоторыми ядрами. [c.501]

Гамма-излучение может быть трех видов. Первый из них — это> простое испускание гамма-кванта. Второй вид — внутренняя конверсия. Упрощенно внутренняя конверсия может быть представлена как столкновение испущенного фотона с электроном во внешней структуре атома. Предполагается, что в результате этого столкновения энергия фотона полностью передается электрону, который приобретает энергию, равную энергии начального фотона за вычетом энергии связи электрона. Однако вся простота этой картины исчезает, стоит только учесть малую вероятность такого столкновения. В действительности внутренняя конверсия — это процесс, конкурирующий с гамма-излучением он заключается в том, что испускается электрон одного из электронных уровней атома. Чаще всего испускается электрон с К- или 1-уровней, так как они наиболее близки к ядру. Отношение числа электронов конверсии к числу испускаемых фотонов называют коэффициентом внутренней конверсии. Так как электроны могут испускаться с различных слоев, существуют коэффициенты /С-конверсии, -конверсии и т. д. Вообще коэффициенты конверсии увеличиваются с повышением порядкового номера гамма-эмиттера и с повышением изменения спина А/ между начальным и конечным состояниями. Степень конверсии понижается с увеличением эиергии фотона. Если энергия фотона больше, чем примерно 0,5 Мэв, то фактически у очень немногих эмиттеров обнаружена измеримая внутренняя конверсия. Редким исключением является изотоп оттрь у которого наблюдается большая степень конверсии при энергии фотона в 0,976 Мэв Третьим видом излучения, с помощью которого возбужденное ядро можег терять энергию, является образование пар. Этот про цесс протекает только тогда, когда энергия фотона больше чем [c.390]

Гамма — испускание ядром гамма-квантов, т. е. жесткого элек-тромагнитггаго излучения, не приводящее к изменениям атомного номера или массового числа ядер. [c.15]

Решающая роль отдачи в первых безуспешных попытках наблюдения ядерной резонансной флуоресценции была впервые отмечена Баритом и Под-горецким [8] в 1946 г. В последующие годы это обстоятельство было принято во внимание и появился ряд работ, в которых отдача частично компенсировалась нагреванием источника (например, разогревом i Hg до 1100°) либо очень быстрым (до 8-10 см сек) вращением источника в направлении поглотителя, либо, наконец, использованием импульса, приобретаемого ядром-излучателем в предшествующем гамма-излучению акте радиоактивного распада. Пожалуй, наиболее важным результатом применения ядерной резонансной флуоресценции с компенсацией отдачи явился опыт Гольдгабера и др. [9], установивших на основании такой компенсации при предшествующем испусканию гамма-квантов ядрами электронном захвате в ядрах Eu, что спин нейтрино ориентирован против направления их движения, т. е. что нейтрино являются левовинтовыми частицами. Интерес к этим тонким и трудным экспериментам до 1958 г. не выходил за рамки нескольких ядерноспектроско-пических лабораторий. Подробный обзор домессбауэровских работ по ядерной резонансной флуоресценции был опубликован Джелеповым [10], а затем в сборнике статей под редакцией Зигбана [11]. [c.19]

Поэтому резонансное поглощение на линиях естественной ширины должно было бы практически полностью отсутствовать. Ликвидация отдачи, а следовательно, и возможность наблюдения ядерной гамма-резонансной флуоресценции связаны с взаимодействием ядер в твердых телах. Спектр колебаний атомов в твердом теле (фононный спектр) можно при этом описать на основе картины набора осцилляторов в потенциальных ямах с характеристическими частотами, кратными некоторой частоте (Оа. Переход осциллятора с более высоких уровней на более низкие сопровождается поглощением фононов, т. е. исчезновением их из колебательного спектра кристалла. Противоположный процесс связан с возбуждением (испусканием) фононов, т. е. с появлением их в колебательном спектре. Число фононов данного сорта определяется как строением кристалла, так и его температурой. При предельно низких температурах (Т = 0) в решетке твердого тела происходят лишь нулевые колебания со спектром характеристических частот, который зависит от строения кристалла и может быть охарактеризован некоторой средней энергией колебаний йшср [14]. Пока энергия отдачи ядра при излучении или поглощении гамма-квантов меньше энергии связей атомов в кристаллах (исчисляющейся электронвольтами), разрыва этих связей не происходит. В этом случае все возбуждения, связанные с импульсом отдачи, который неизбежно приобретается ядром при излучении или поглощении гамма-кванта, становятся коллективными. Все осцилляторы остаются в своих потенциальных ямах. Они могут лишь переходить при этом с одного энергетического уровня на другой. Поэтому передачи импульса отдельным осцилляторам не происходит импульс отдачи воспринимается всей решеткой как целым. Однако часть энергии ядерного перехода может передаваться осцилляторам, т. е. расходоваться на возбуждение фононов . Таким образом, разрывается характерная для гамма-перехода в свободном ядре однозначная связь энергии и импульса отдачи. Лишь в том частном случае, когда возбуждения фононов не происходит, т. е. все осцилляторы остаются на тех же энергетических уровнях, подобная однозначная связь восстанавливается — и энергия и импульс делятся теперь между гамма-квантом и кристаллом как целым. Импульс отдачи свободного ядра mv практически равен импульсу отдачи кристалла MV М — масса всего кристалла), но это значит, что энергия отдачи кристалла MV I2 в М1т раз меньше энергии отдачи одиночного свободного ядра, т. е. энергия отдачи 7 криот становится ничтожно малой, гораздо меньше естественной ширины линии Г. В спектрах излучения и поглощения появляются линии, не смещенные по энергии благодаря отсутствию отдачи. Именно эти линии оказываются к тому же неуширен-ными вследствие когерентности электромагнитных волн и интерференционных явлений при 7 = 0. Или иначе для кристалла как целого выполняются и столь жесткие условия, как /Икрист <С г (ШТ) (или / крист < г (Г/е), где е — энергия нулевых колебаний, а поэтому всегда D = < Г). [c.22]

Необходимость учета квадратичного допплеровского сдвига в экспериментах по эффекту Мессбауэра была отмечена впервые Джозефсоном [68], обратившим внимание на важность учета различия температур излучателя и поглотителя в опытах по определению гравитационного сдвига энергии гамма-квантов типа опыта Паунда и Ребки [69]. Ход рассуждений Джозефсона весьма прост. С испусканием -кванта одно из ядер в решетке становится легче на величину = — (е /с ). Между тем его импульс в решетке при излучении кванта без отдачи не меняется. В результате кинетическая энергия данного ядра р /2т, а соответственно и вся кинетическая энергия ядер в решетке возрастают на величину 6Е = 6 р 12т) = — (р /2) Ьт1т ) = (и 2с ) е,о, и на такую же величину должна уменьшиться энергия излучаемого кванта. Соответственно при поглощении одним из ядер решетки гамма-кванта кинетическая энергия движения ядер в решетке уменьшается, а потому и резонансная энергия поглощаемого кванта также должна уменьшиться. Квадратичный допплер-эффект в отличие от отдачи смещает резонансные энергии излучаемого и поглощаемого квантов в одну и ту же сторону. Усреднение по значениям дает бв = v l2 ) ео = Е тс ) Ео, т. е. изменение резонансной энергии гамма-кванта пропорционально средней кинетической энергии мессбауэровских атомов в решетке, зависящей от теплоемкости решетки, т. е. ее температуры и химического состава. В конечном счете относительное изменение резонансной энергии гамма-квантов с температурой описывается соотношением д1дТ) (бд/бо) = — (Ср/2с ), где Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении. Так, для железа при комнатной температуре относительное изменение энергии гамма-квантов на Г К составляет 2,2 (т. е. величину, равную гравитационному смещению энергии у-кванта на высоте 22 м), а ожидаемое смещение при переходе от комнатной температуры до абсолютного нуля близко к естественной ширине линии. [c.40]

Изотоп радона дает альфа-излучение 5,5 МэВ на нуклон, сопровождающееся испусканием гамма-фотонов 0,5 МэВ. Вмассе стабильного содержится 0,01% изотопа К, ядра которого распадаются с образованием Са, бета-излучения и гамма-квантов. Этот изотоп калия содержится в почве,удобрениях, а также в головном мозге, мышцах, селезенке и костном мозге. [c.249]

Радиоволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-излучение представляют собой электромагнитные волны с различной длиной волны. Скорость света, с = 2,9979-10 ° см с , связана с его длиной волны X и частотой V соотношением с = Ху. Волновое число у-это величина, обратная длине волны, V = 1/Х. Все нагретые тела излучают энергию (излучатель с идеальными свойствами дает излучение абсолютно черного тела). Планк выдвинул предположение, что энергия электромагнитного излучения квантована. Энергия кванта электромагнитного излучения пропорциональна его частоте, Е = км, где / -постоянная Планка, равная 6,6262 10 Дж с. Выбивание электронов с поверхности металла под действием света называется фотоэлектрическим эффектом. Квант света называется фотоном. Энергия фотона равна /IV, где V-частота электромагнитной волны. Зависимость поглошения света атомом или молекулой от длины волны, частоты или волнового числа представляет собой спектр поглощения. Соответствуюшая зависимость испускания света атомом или молекулой является спектром испускания. Спектр испускания атомарного водорода состоит из нескольких серий линий. Положения всех этих линий точно определяются одним общим соотношением-уравнением Ридберга [c.375]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология