Естественные науки
Как ядра атомов "вычисляют" время полураспада?
Известно, что атомные ядра, особенно радиоактивные, со временем распадается. Так, период альфа полураспада: урана U 238 = 4.47 милиардов лет, урана U 235 = 713 миллионов лет, урана U 234 = 245 тысяч лет. А период бета полураспада: урана U 237 = 6,75 суток урана U 239 = 23,54 минут урана U 240 = 14 часов Интересно, как ядро атома определяет время полураспада и почему у разных изотопов оно так сильно отличается ?
В квантовой механике время жизни состояния на каком-нибудь верхнем энергетическом уровне зависит от толщины этого энергетического уровня.
Если линия бесконечно тонкая, то переход на нижний уровень идет мгновенно. Время жизни состояния на этом уровне энергии будет нулевым. Локальная энергетическая потенциальная яма отсутствует.
Если имеется локальная потенциальная яма, то получается энергетический уровень размывается на величину потенциального барьера, который надо преодолеть, чтобы выпрыгнуть из этой ямы в более энергетически выгодное состояние. То есть размывание уровня энергии происходит из-за того, что в локальной потенциальной яме может находится система не только с одним значением энергии. В той же яме система может находится и с другим значением энергии.
Вероятность туннелирования под барьером зависит от толщины энергетического уровня примерно как экспанента от минус корня квадратного из толщины уровня.
А среднее время перехода пропорционально экспаненте от минус интеграла по площади сечения корня квадратного из барьера.
То есть, грубо говоря, играет роль еще и высота барьера и его ширина.
Если бы удалось точно решить задачу на уровни энергии какого-нибудь радиоактивного ядра, то можно было бы точно рассчитать и вероятность перехода и среднее время перехода.
Если линия бесконечно тонкая, то переход на нижний уровень идет мгновенно. Время жизни состояния на этом уровне энергии будет нулевым. Локальная энергетическая потенциальная яма отсутствует.
Если имеется локальная потенциальная яма, то получается энергетический уровень размывается на величину потенциального барьера, который надо преодолеть, чтобы выпрыгнуть из этой ямы в более энергетически выгодное состояние. То есть размывание уровня энергии происходит из-за того, что в локальной потенциальной яме может находится система не только с одним значением энергии. В той же яме система может находится и с другим значением энергии.
Вероятность туннелирования под барьером зависит от толщины энергетического уровня примерно как экспанента от минус корня квадратного из толщины уровня.
А среднее время перехода пропорционально экспаненте от минус интеграла по площади сечения корня квадратного из барьера.
То есть, грубо говоря, играет роль еще и высота барьера и его ширина.
Если бы удалось точно решить задачу на уровни энергии какого-нибудь радиоактивного ядра, то можно было бы точно рассчитать и вероятность перехода и среднее время перехода.
Так ведь распад ядер - туннельный процесс.
А туннельный эффект - абсолютно, принципиально случайный.
Внутри ядра действует сильное притяжение нуклонов (мезонное поле) , а снаружи оно кончается и там только электрическое отталкивание протонов. Вот и получается энергетический барьер (если бы его не было - ядро бы просто не образовалось)
У радиоктивных ядер этот барьер тонкий, грубо период полураспада определяется именно его толщиной.
А каждое ядро распадается в случайный момент времени, альфа частица проходит сквозь барьер за счёт туннельного эффекта, вероятность которого зависит от толщины и высоты барьера....
А туннельный эффект - абсолютно, принципиально случайный.
Внутри ядра действует сильное притяжение нуклонов (мезонное поле) , а снаружи оно кончается и там только электрическое отталкивание протонов. Вот и получается энергетический барьер (если бы его не было - ядро бы просто не образовалось)
У радиоктивных ядер этот барьер тонкий, грубо период полураспада определяется именно его толщиной.
А каждое ядро распадается в случайный момент времени, альфа частица проходит сквозь барьер за счёт туннельного эффекта, вероятность которого зависит от толщины и высоты барьера....
решишь уравнение Шрёдингера для изотопов урана, то сразу убьёшь двух зайцев: 1) получишь ответ на свой вопрос, 2)в качестве оценки за свой ответ на свой же вопрос получишь Нобелевку.
Внутри ядра мечутся кварки. И как-то раз они приходят в такое положение, что ядро разваливается. Чистая статистика.
Ядро никак не определяет.
Оно распадается СЛУЧАЙНО.
А вот куча ядер распадается уже закономерно.
Добро пожаловать в статистику, сынок!
А время зависит от уровня энергии.
Все ядра стремятся к её минимуму.
Чем дальше от минимума - тем меньше время жизни.
Оно распадается СЛУЧАЙНО.
А вот куча ядер распадается уже закономерно.
Добро пожаловать в статистику, сынок!
А время зависит от уровня энергии.
Все ядра стремятся к её минимуму.
Чем дальше от минимума - тем меньше время жизни.
Похожие вопросы
- Дефект масс. Почему масса ядро атома меньше суммы масс его состовляющих?
- А кто доказал, что ядро атома не поглощает фотоны ?
- Почему ядра атомов под собственным весом не выпадают в осадок?
- Правда ли, что ядро атома расподается абсолютно случайно?
- Почему, когда пишешь про то, что ядро атома может поглощать фотоны, некоторые ВСЁ ИСКАЖАЮТ И УТВЕРЖДАЮТ ОБРАТНОЕ
- Что будет если из вещества извлечь ВСЕ электроны, т. е. останутся только ядра атомов, объяснить на примере кусочка лития.
- Фотон принимает скорость от ядра атома или от электрона ?
- Почему ядро атома не распадается? Ведь протоны в ядре отталкиваются)) + и+ отталкивается)
- За счёт чего имеют место быть ядерные силы в атомном ядре (протоны и нейтроны за счёт этих сил удерживаются в ядре атома
- Есть ли жизнь на Марсе если учесть что Матерь нашей Вселенной размазана зарядом по ядру атома как электрон