ylbtech-物理-粒子/能量-衰變：百科

衰變亦稱“蛻變”，指放射性元素放射出粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素的過程，如鐳放出α粒子后變成氡。

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中文名：衰變外文名：Radioactive decay應(yīng)用學(xué)科：粒子或能量適用領(lǐng)域范圍：經(jīng)常用于形容化學(xué)粒子屬性

目錄

1簡(jiǎn)介
2α衰變
3β衰變
4γ衰變

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簡(jiǎn)介

不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為衰變(Radioactive decay)。這些放射出的粒子或能量(后者以電磁波方式射出) 統(tǒng)稱輻射(radiation)。由不穩(wěn)定原子核發(fā)射出來的輻射可以是α粒子、β粒子、γ射線或中子。
放射性核素在衰變過程中，該核素的原子核數(shù)目會(huì)逐漸減少。衰變至只剩下原來質(zhì)量一半所需的時(shí)間稱為該核素的半衰期(half-life)。每種放射性核素都有其特定的半衰期，由幾微秒到幾百萬年不等。
原子核由于放出某種粒子而變?yōu)樾潞说默F(xiàn)象．原子核是一個(gè)量子體系，核衰變是原子核自發(fā)產(chǎn)生的變化，它是一個(gè)量子躍遷過程，它服從量子統(tǒng)計(jì)規(guī)律．對(duì)任何一個(gè)放射性核素，它發(fā)生衰變的精確時(shí)刻是不能預(yù)知的，但作為一個(gè)整體，衰變的規(guī)律十分明確．若在dt時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目為dN，它必定正比于當(dāng)時(shí)存在的原子核數(shù)目N，顯然也正比于時(shí)間間隔dt .衰變不受任何條件的影響，是物質(zhì)特有的性質(zhì)。
衰變有3種：α衰變、β衰變、γ衰變

α衰變

放射性探測(cè)器下的α粒子源
α衰變是一種放射性衰變。在此過程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)α粒子（由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子形成的氦原子核），并且轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2的新原子核。
一個(gè)α粒子與一個(gè)氦原子核相同，兩者質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)相同。α衰變從本質(zhì)上說，是量子力學(xué)隧道效應(yīng)的一個(gè)過程。與β衰變不同，它由強(qiáng)相互作用支配。
衰變產(chǎn)生的α粒子的動(dòng)能通常為5MeV左右，速度是30,000km/s，光速的十分之一。因?yàn)樗|(zhì)量相對(duì)較大，帶兩個(gè)單位的正電荷，速度相對(duì)較慢（針對(duì)其他衰變粒子），所以它們?nèi)菀着c其他原子相互作用而失去能量。因此，它們可以被一層幾厘米厚的空氣幾乎完全吸收。
α衰變過程表示為：

母核與子核的靜質(zhì)能之差稱為衰變能E衰：
E衰= (Mx-MY-Ma)c1
它分配給子核與a粒子的動(dòng)能U衰變過程中的粒子速度遠(yuǎn)小于光速，可按非相 對(duì)論性處理能量、動(dòng)量）
　　E衰= Eγ+ Eα= 1/2Mγv1γ+1/2Mαv1α
　　由動(dòng)量守恒可推：

通常重元素發(fā)生α衰變，有A>>4,所以Eα≈E衰
推論表明，每一種產(chǎn)生a放射性的物質(zhì)，只放出單一能量的α粒子。但精確 的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，同一種α放射性物質(zhì)能放射出幾組不同能量的^粒子，形成α能譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這就揭示了原子核能級(jí)的分立性：與原子類同，原子核也存在一系列離散的能級(jí)。α衰變過程中，子核與母核(一般是母核）可處于不同的能級(jí)，因而放射出的α粒子也就可以有不同的能量。

β衰變

β衰變是一種放射性衰變。在此過程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)β粒子（電子或者正電子），分為β+衰變（釋放正電子）和β-衰變（釋放電子）。
β-衰變中，弱相互作用把一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子，一個(gè)電子和一
量子力學(xué)角度的β衰變

個(gè)反電子中微子。其實(shí)質(zhì)是一個(gè)下夸克通過釋放一個(gè)W-玻色子轉(zhuǎn)變成一個(gè)上夸克。W-玻色子隨后衰變成一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子。
β+衰變中，一個(gè)質(zhì)子吸收能量轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子，一個(gè)正電子和一個(gè)電子中微子。其實(shí)質(zhì)是一個(gè)上夸克通過釋放一個(gè)W+玻色子轉(zhuǎn)變成一個(gè)下夸克。W+玻色子隨后衰變成一個(gè)正電子和一個(gè)電子中微子。
與β-衰變不同，β+衰變不能單獨(dú)發(fā)生，因?yàn)樗仨毼漳芰?。在所?beta;+衰變能夠發(fā)生的情況下，通常還伴隨有電子捕獲反應(yīng)。
天然的放射性β衰變發(fā)出射線， 人工放射性衰變有兩種：β+衰變和K電子俘獲。三種衰變反應(yīng)式如下：

γ衰變

γ輻射通常伴隨其他形式的輻射產(chǎn)生，例如α射線，β射線。當(dāng)一個(gè)原子核發(fā)生α衰變或者β衰變時(shí)，生成的新原子核有時(shí)會(huì)處于激發(fā)態(tài)，這時(shí)，新原子核會(huì)向低能級(jí)發(fā)生躍遷，同時(shí)釋放γ粒子。這就是γ輻射。
γ射線，x-射線,可見光和紫外線,都是不同形式的電磁輻射。唯一的區(qū)別是光的頻率，也就是光子的能量。γ光子的能量最高。

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總結(jié)

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