Geiger-Nuttallův zákon - Geiger–Nuttall law

v nukleární fyzika, Geiger-Nuttallův zákon nebo Geigerovo – Nuttallovo pravidlo se týká konstanta rozpadu a radioaktivní izotop s energií částice alfa emitované. Zhruba řečeno se uvádí, že izotopy s krátkým poločasem rozpadu emitují více energetických částic alfa než ty s dlouhým poločasem rozpadu.

Vztah také ukazuje, že poločasy jsou exponenciálně závislé na energii rozpadu, takže velmi velké změny poločasu vytvářejí poměrně malé rozdíly v energii rozpadu, a tedy energii alfa částic. V praxi to znamená, že částice alfa ze všech izotopů emitujících alfa v mnoha řádech rozdílu v poločase rozpadu mají všechny přibližně stejnou energii rozpadu.

Formuloval v roce 1911 Hans Geiger a John Mitchell Nuttall jako vztah mezi rozpadovou konstantou a rozsahem alfa částic ve vzduchu,[1] v moderní podobě[Citace je zapotřebí ] zákon Geiger – Nuttall je

kde λ je konstanta rozpadu (λ = ln2 / poločas), Z the protonové číslo, E celkem Kinetická energie (částice alfa a dceřiného jádra) a A1 a A2 jsou konstanty Zákon funguje nejlépe pro jádra se sudým atomovým číslem a rovnoměrnou atomovou hmotou. Trend stále existuje pro sudá-lichá, lichá-sudá a lichá-lichá jádra, ale ne tak výrazná.

Klastr se rozpadá

Zákon Geiger-Nuttall byl dokonce rozšířen o popis rozpad kazu [1], rozpady, kde se uvolňují atomová jádra větší než helium, např. křemík a uhlík.

Derivace

Jednoduchým způsobem, jak odvodit tento zákon, je zvážit alfa částice v atomovém jádru jako a částice v krabici. Částice je v a vázaný stav z důvodu přítomnosti silná interakce potenciál. Neustále se bude odrážet z jedné strany na druhou a kvůli možnosti kvantové tunelování vlnou skrz potenciální bariéru, pokaždé, když se odrazí, bude malá pravděpodobnost jejího úniku.

Znalost tohoto kvantově mechanického jevu umožňuje člověku získat tento zákon, včetně koeficientů, přímým výpočtem.[2] Tento výpočet nejprve provedl fyzik George Gamow v roce 1928.[2]

Reference

  1. ^ H. Geiger a J. M. Nuttall (1911) „Rozsahy α částic z různých radioaktivních látek a vztah mezi rozsahem a obdobím transformace,“ Filozofický časopis, Série 6, sv. 22, č. 130, strany 613-621. Viz také: H. Geiger a J.M. Nuttall (1912) „Rozsah α částic z uranu“ Filozofický časopis, Série 6, sv. 23, č. 135, strany 439-445.
  2. ^ G. Gamow (1928) „Zur Quantentheorie des Atomkernes“ (o kvantové teorii atomového jádra), Zeitschrift für Physik, sv. 51, strany 204-212.
  • Weisstein, Eric Wolfgang (vyd.). „Geiger-Nuttallův zákon“. ScienceWorld.