概述
放射性同位素的原子核,在自發地放射出某種粒子或r射線後變成另一種不同的核,這種現象就叫衰變.放射性物質的能量就會因這種自發射而逐漸減少.放射a衰變;放射β粒子的衰變為β衰變.衰變前的核為母體,衰變後的核為子體.
内容
速度
放射性物質的衰變速度有的很快,有的則很慢,它是放射性同位素的特征.對于一定的放射性物質,其衰變速度是恒定的.所有放射性同位素的衰變速度完全不能因外素加以改變.各種放射性同位素都有有自己特定的相對衰變速度,相對衰變速度即為衰變常數.
定律
通過對大量原子核進行研究,發現所有的放射性物質其原子核數目随時間t的變化都遵守一種普遍的衰變規律.放射性同位素的原子數随時間作負指數函數而衰減,這就是衰變定律。實驗表明,在時間dt内,放射元素衰變的原子核數dN跟放射性元素的原子核數N以及dt成正比.dN=-λNdt.式中λ是比例恒量,叫做衰變恒量,表征放射性元素衰變的快慢.式中出現的負号是由于放射性元素的原子核數目是随着時間的增加而減少的.
規律
放射性衰變遵從指數衰變規律。放射性核是一個量子體系,核衰變是一個量子躍遷過程,遵從量子力學的統計規律,也就是說,對于任何一個放射性核,發生衰變的時刻完全是偶然的,不能預料,而大量放射性核的集合作為一個整體,衰變規律是十分确定的。設t=0時刻的放射性核數為N0,t時刻放射性核數為N,則指數衰變規律為N=N0e-λt,式中λ稱為衰變常數,表示單位時間内放射性核的衰變概率,它反映了放射性核衰變的快慢。λ值越大,衰變越快;反之則相反。實際中常用半衰期T1/2或平均壽命τ來反映衰變的快慢。半衰期是放射性核衰變掉一半所需的時間;平均壽命是指不同核衰變有早有晚,完全是偶然事件,對于全部核的壽命取平均得平均壽命。
半衰期
通常在核物理學中習慣采用半衰期T1/2描述核衰變快慢,而在粒子物理學中常用平均壽命描述粒子的穩定性。不同放射性核素的半衰期有很大的差别,從10-9秒到109年。
半衰期是鑒别不同放射性核素的重要指标。半衰期的一個重要應用是地質學中用以确定地質年代,考古學中用以确定古生物或文物的年代。考古學中常用的放射性核素是,T1/2=5730年。
例子
β衰變實驗n1957年用β衰變實驗證明了在弱相互作用中的對稱不守恒。n1956年之前,吳健雄已因在β衰變方面所作過的細緻精密又多種多樣的實驗工作而為核物理學界所熟知。1956年李政道、楊振甯提出在β衰變過程中宇稱可能不守恒之後,吳健雄立即領導她的小組進行了一個實驗,在極低溫(0.01K)下用強磁場把钴-60原子核自旋方向極化(即使自旋幾乎都在同一方向),而觀察钴-60原子核β衰變放出的電子的出射方向。他們發現絕大多數電子的出射方向都和钴-60原子核的自旋方向相反。就是說,钴-60原子核的自旋方向和它的β衰變的電子出射方向形成左手螺旋,而不形成右手螺旋。但如果宇稱守恒,則必須左右對稱,左右手螺旋兩種機會相等。因此,這個實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。由此,在整個物理學界産生了極為深遠的影響。



















