Az α-bomlás
általános folyamategyenletét így írhatjuk le: AZXN
→ A-4Z-2XN-2
+ 42He2 + Q, |
|||
Az alábbi nuklidtérképen láthatjuk, hogy az α-bomlást szemléltető nuklidok, melyeket a fenti animációhoz választottam, nem éppen tipikusak. A választásom egyik oka az volt, hogy szerettem volna demonstrálni, milyen erősen függ az α-részecske által okozott visszalökődés a leánynuklid tömegétől. Mivel bomlás előtt az anyamagot nyugvónak lehet tekinteni, az impulzusmegmaradás ilyen egyszerűen írható fel:
Ebből adódik a bomlástermékek ellentétes mozgásiránya, valamint a sebességeik (v) és tömegeik (m) fordított aránya, ami tükröződik az animáción is:
Az energiamegmaradás megfogalmazása is egyszerű:
ami azt fejezi ki, hogy a leány és az α-részecske (kinetikus energia formájábna) osztozik az anya Q bomlási energiáján. (Az anyának kinetikus energiája nem volt.) A kinetikus energiák aránya:
Itt az impulzusnagyságok egyenlőségét kihasználva kaptuk meg a fordított arányt a kinetikus energia és a tömeg között:
A 8Be szerepeltetésére volt még egy okom: a 8Be
gyors 2α-bomlása fékezi a sztelláris nukleoszintézis
ún. héliumégését, ami különleges
jelentőséggel ruházza fel ezt a nuklidot. A 8Be bomlékonyságát
a lentebbi ábrákon |
![]() |
Az alábbi ábrák függőleges tengelyén az egy nukleonra eső kötési energia (B/A) szerepel más-más egységben. Az első ábra a stabil nuklidokat mutatja a tömegszám (A) függvényében A < 20-ra, míg a jobb oldali az első ábráról feltűnően hiányzó A = 8 esethez tartozó izobár nuklidok stabilitását veti össze egymással, valamint a 4He stabilitásával. |
![]() |
![]() |
A fenti görbe két érdekessége (1) a 4He kiugró stabilitása, valamint (2) az a különös tény, hogy a 8-as tömegszám esetében egyik lehetséges elemnek sincs stabil izotópja, azaz nem létezik olyan stabil nuklid, melynek A = 8 volna a tömegszáma. Értsd: nincs olyan atommag, amelyik 8 nukleonból áll. (A B/A azért van idézőjelben a függőleges tengelyen, mert az „igazi” tengelyfelirat – Egy nukleonra eső kötési energia tömegegyenértéke – nem fért volna ki.) | A fenti görbe lényegében egy tömegparabola pontjait köti össze, melyek az A = 8 izobárhoz tartoznak. Nagyon jól látszik, hogy a csapatban a 8Be a nyerő. Csakhogy a 4He egy nukleonra eső kötési energiája (piros vízszintes) ~11 keV-vel többre jön ki. Nyolc nukleonra a különbség „már” ~92 keV-re rúg: ennyivel jár jobban 8 nukleon, ha egyetlen 8Be helyett 2 db 4He formájában marad együtt. Ez a Q = 92 keV adja a 8Be 2α-bomlásának „hajtóerejét”. |
![]() |
Geiger és Nuttall eredetileg a bomlási állandó és az alfa-hatótávolság között fedezett fel egy log-log linearitást. Ez, a hatótávolság és az alfa-energia összefüggése miatt (minél nagyobb az energia, annál messzebb jut el az alfa-részecske az adott közegben), a bomlási állandó (vagy az azzal fordítva arányos felezési idő) és az alfa-energia közt is lineáris log-log grafikont eredményez. Az ilyen grafikonokra szokás Geiger–Nuttall-grafikonként hivatkozni. A bomlássoronként kissé különböző Geiger–Nuttall-egyenesek azt mutatják, hogy az alfa-bomlás felezési ideje hihetetlen erősen függ az alfa-energiától. Egy másfeles faktorral kifejezhető változás az alfa-energiában ~15 decimális nagyságrendnyi változással jár a felezési időt tekintve. Az erős energiafüggést a kvantummechanikai alagúteffektussal magyarázzák, melynek egyszerűsített ábrái balra láthatók. (Az animáció különösen hű képet ad a valóságról ;-) |
|
![]() |
![]() Az animációt egy német helyen ![]() |
Vissza Nagy Sándor honlapjára. Releváns |tIt| kínálat: Nukleáris Glosszárium, Asimov Téka