衰變常數

衰變常數

核物理學術語
衰變常數(decay constant),表征放射性衰變統計規律的特征量之一,表示某種放射性核素的一個原子核在單位時間内發生衰變的幾率。
    中文名:衰變常數 外文名:decay constant 适用領域: 所屬學科:核物理 表征:放射性衰變統計規律的特征 物理意義:放射性元素衰變的幾率

定義

衰變常數是各種放射性核素的特征參數。與半衰期一樣是表示放射性元素衰變速度的一項指标。

衰變常數(λ)與半衰期(T1/2)有下列關系:λ=0.693/T1/2;T1/2=0.693/λ。λ值愈大,放射性元素衰變愈快,半衰期愈短。

對放射性核素的衰變現象進行觀察統計,實驗發現,用加壓、加熱、加電磁場、機械運動等物理或化學手段不能改變指數衰減規律,亦不能改變其衰變常數。這表明,放射性衰變是由原子核内部運動規律所決定的。

物理意義

它的物理意義就是在單位時間内每一個核的衰變幾率。每一種放射性核素都有它特定的衰變常數,λ數值大的放射性核素衰變得快,小的則慢。衰變常數的單位是s-1,例如,Co的衰變常數為4.439×10s-1,而Ag的衰變常數則為4.73×10s-1。由此可知,衰變常數也是用來表示放射性核素的特征。

衰變特性

放射性元素的原子核和普通元素的原子核顯著不同,在于它的核不穩定性,這些不穩定的核會自發地發生衰變,放出射線,轉變成其他元素的原子核。而核反應是原子核被一個粒子轟擊後放出一個或幾個粒子而轉變成另一個原子核的過程。所以說,核衰變是原子核的自發衰變,而核反應是原子核的受激衰變。

核衰變的特點是:

1、核衰變是一個核内過程,僅決定于核本身的性質,任何外界作用,例如,溫度、壓強、電磁場強弱等情況不能改變其放射性衰變的快慢。放射性元素衰變的快慢用半衰期τ=0.693/λ表征,其中λ是衰變常數,亦是标志放射性原子核衰變快慢的物理量。

2、核衰變是一個統計過程。不能預知它在什麼時刻衰變,而隻能談它在某一瞬間發生某種衰變的幾率,衰變常數λ也是為此而引入的,用它來表示一個原子核在單位時間的衰變幾率和衰變快慢。但是,衰變常數并不等同于原子核的衰變率。原子的衰變率是随時間變化的。

其他研究

核衰變常數可以說是放射化學與核物理學科中最重要的基本概念。通常認為核衰變是遵從統計規律的,放射性衰變常數是表征放射性核素性質的特征恒量,不受外界物理因素或化學因素的影響,這也是現教科書上對核衰變常數特點的公認說法。

但長期以來,學術界仍有學者一直對核衰變常數(速率)能否被外在人工方式改變很感興趣,并取得了一些有趣的結果。然而什麼因素能增加核衰變常數,什麼因素能減小核衰變常數,一直沒有找到有效的方法和規律。

通常認為,引力比其它三種基本物理力(弱力、電磁力和強力)微弱太多,在原子和分子中,引力效應可基本不考慮。但何裕建等人的實驗工作表明,如果外力是手性的,它可以對放射性原子強烈作用,左手螺旋力增加衰變速率降低半衰期,右手螺旋力則降低衰變速率增加半衰期,并且其效應随不對稱力的大小的增加而增加。

在他們的實驗條件下,屬引力範疇的外在左、右手螺旋力可導緻放射性的核衰變常數分别降低-11%和增加+6%之多。這暗示可通過不同螺旋方向和大小的外在不對稱力來調控放射性核素的穩定性和衰變速率,這對核工業放射污染物的處理有重要實際意義。更重要的是,這也暗示不對稱外力與原子中的核力可能存在有效的作用及聯系,可能為幫助解決四種基本物理力的統一難題提供重要實驗新依據。

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