Radioaktivní rozpad
Mnohá jádra jsou nestálá a samovolně se
přeměňují v jiná jádra za současné emise záření, tj. energie. O takových
jádrech říkáme, že jsou radioaktivní. Při těchto procesech
může být emitováno
zářeni trojího typu: paprsky a, b a g. Paprsky a jsou
tvořeny samostatnými jádry helia nesoucími po dvou kladných nábojích (tj. 42He2+),
paprsky b se skládají z
elektronů, nebo řidčeji z pozitronů (částic stejných vlastností jako elektrony,
ale kladně nabitých) a paprsky g jsou elektromagnetické zářeni o velmi vysoké
frekvenci.
Emise částic b samozřejmě neznamená, že elektron byl přítomen v
jádře jako takový. Jeho vznik je připisován přeměně (i když to je jen velmi
zjednodušené vysvětlení):
neutron Û proton + elektron
Při radioaktivní přeměně jádra provázené emisí částic
a (tzv. rozpad a) lze pozorovat, že částice a mají buď všechny stejnou, zcela určitou energii,
anebo že se dělí na několik málo skupin, z nichž každá má určitou energii.
Kvantová mechanika klade na energii jaderné soustavy stejná omezení jako na
energii atomového systému, existuje tedy jen určitý počet jaderných hladin
energie. Normálně je jádro v základním stavu, tj. na hladině o nejnižší
energií; pohlcením určitého množství energie však může excitovat do stavů,
odpovídajících vyšším energetickým hladinám.
Uvažujeme-li rozpad a, jímž se jádro M mění na jádro N.
Protože rozpad nastává samovolně, musí mít M vyšší energii než N.
Bylo-li M ve svém základním stavu, existují dva možné přechody,
jež ukazuje obrázek. Protože energetický rozdíl mezi A a B
nebo mezi A a A´ se projeví jako kinetická energie
částic a, je zřejmé, že
částice a odpovídající těmto
dvěma přechodům budou patřit do dvou energeticky rozdílných skupin.
U rozpadu b mají částice b různé energie ležící v širokém rozmezí hodnot až do
určitého maxima. To ovšem na první pohled nesouhlasí s modelem na obrázku,
podle něhož by každý rozpad jádra měl vést k emisi částice o zcela určité
energii. Má se však za to, že při rozpadu b se emituji při každé jaderné přeměně dvě částice, a
to jeden elektron (nebo pozitron) a jedno neutrino (symbol n).
Neutrino je „částice", jež má nulový náboj a
nulovou klidovou hmotnost, nicméně je schopno odnášet z jádra energii. Za
těchto okolností se mohou na změně energie provázející jadernou přeměnu podílet
dvě částice, a proto může část připadající na elektron kolísat od téměř nulové
hodnoty až do celkové energie jaderné přeměny.
Při rozpadech a i b je z jádra odnášen elektrický náboj, takže náboj
jádra Z se musí změnit a tím vznikne jádro jiného prvku. Naproti
tomu při emisi záření g jádro neztrácí žádný náboj, i když se vyzařuje energie. Jde tedy pouze
o změnu stavu jádra, jak ukazuje přechod mezi jadernými hladinami energie A´
a B na obrázku. Za těchto okolnosti bychom očekávali, že záření g bude mít zcela určitou energii, tj. určitou
frekvenci (protože E = h.n).
Jaroslava Vávrová
.