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1)  α decay half-life
α衰变寿命
2)  alpha-decay half-time
α衰变半寿命
3)  halflife
衰变寿命
4)  β-decay lives
β-衰变寿命
5)  aging decay
寿命衰减
6)  lifetime decay equation
混凝土寿命衰变方程
补充资料:α衰变
      原子核自发地放射出α粒子的衰变。1896年A.-H.贝可勒尔发现放射性后,人们花了很大力量研究α衰变。E.卢瑟福和他的学生经过整整10年的努力,终于在1908年直接证明了α粒子就是氦原子核 嬆He。α衰变中放出的能量称为α衰变能。衰变能可以通过衰变前后的原子核的静止质量之差计算而得到。
  
  α衰变的性质  设衰变前的原子核(称母核)为姸X,这里A为质量数,Z为原子序数,衰变后的剩余核(称子核)为,则α衰变可表示为
  ,
  α衰变能Qα可表示为
  Qα=(mx-my-mα)c2,
  其中mx、my和mα分别是母核、子核和α 粒子的静止质量,с是真空中的光速。
  
  根据能量守恒和动量守恒,α衰变能Qα以α粒子的动能Eα和子核的反冲能EY的形式表现出来Qα=Eα+Ey,

  可见,对A≈200的原子核,α粒子的动能约占衰变能的98%,子核的反冲能约占衰变能的2%。实验测得α粒子的动能因母核而异,一般在4~9兆电子伏之间。因而子核反冲能约为 100千电子伏量级。这个能量足以引起一些重要的反冲效应。
  
  绝大多数的α放射体放出的α粒子的能量不止一组,而有强度不等的若干组,这是由于α衰变不仅在母核基态至子核基态之间进行,而且可以在母核基态至子核激发态之间,少数情形可以在母核激发态至子核基态之间进行。
  
  在天然核素中,只有相当重的核(A140的核)才可能发生α衰变,而且主要发生于A209的重核。利用核子的平均结合能不难解释这一现象(见原子核)。
  
  不同的α放射性核素具有不同的半衰期,半衰期的长短同α粒子的能量有强烈的依赖关系。例如U放射的α粒子能量是4.20兆电子伏,厜Po放射的α粒子能量是8.78兆电子伏,相差2.1倍,而的半衰期是4.468×109年,厜Po的是3.0×10-7秒,却相差1024倍。这反映了α粒子能量的微小改变引起了半衰期的巨大变化。1911年,H.盖革和J.M.努塔耳总结实验结果,得出衰变常数λ和α粒子能量之间的经验规律。这个规律可以表述为
  lgλ=A+BlgEα,
  衰变常数λ同半衰期T12的关系是:T??=ln2/λ,而B是常数(约86),A对同一个天然放射系也是常数。
  
  α衰变的产生机制 为什么α粒子能从原子核中发射出来,为什么α衰变具有一定半衰期,为什么半衰期同α粒子能量有强烈的依赖关系,这些都是人们十分感兴趣的问题。计算表明,α粒子和子核之间的库仑势垒一般高达20兆电子伏以上。如前所述,α粒子动能比库仑势垒高度低得多,按照经典力学,由于库仑势垒的阻挡,α粒子不能跑到核外,根本不可能发生α衰变。20世纪20年代发展起来的量子力学能成功地解释 α衰变的产生机制。根据量子力学的隧道效应,α粒子有一定的几率穿透势垒跑出原子核。描述势垒穿透几率P的伽莫夫公式是,
  式中V(r)是α粒子和子核的相互作用势,E是相对运动动能,??是α粒子和子核的约化质量,R是α粒子与子核的半径之和,Rc是V(r)=E时的r值。可见,α粒子的能量E越大,穿透势垒的几率就越大,衰变几率就越大,从而半衰期就越短。由于能量因子出现在伽莫夫公式的指数幂上,因而它的微小变化将引起衰变常数的巨大变化。这就解释了实验上观察到的α衰变半衰期随α粒子能量变化而剧烈变化的规律。利用势垒穿透来解释 α衰变是用量子力学研究原子核的最早成就之一。
  
  但是,α衰变常数的定量计算直到目前还没有得到圆满解决。尤其对于奇A核和奇奇核,实验值可以比理论值小几个数量级。这主要有赖于所谓 α形成因子的计算。研究表明:α粒子不大可能在α衰变前就存在于核内,而是在衰变过程中形成的。因此,在计算衰变常数时,必须乘上一个有关α粒子形成几率的因子,通常称它为α形成因子。显然,α形成因子应该和原子核的结构有关。正因为如此,对α衰变的深入研究可进一步了解原子核内部结构的运动规律。
  
  

参考书目
   卢希庭主编:《原子核物理》,原子能出版社,北京,1981。
   P.Marmier and E.Sheldon,Physics of Nuclei and Particles, Academic Press, New York and London, 1969.
  

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