Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

очередь может стать нейтроном, а положитель­ный заряд уносится вместе с позитроном. Заряд ядра станет на единицу меньше. Здесь мы имеем дело с b+-распадом. Заметим, что одно­временно с позитроном или электроном выле­тает элементарная частица нейтрино v (или антинейтрино v).

Мы можем записать эти виды распадов в  виде схем:

А процесс орбитального захвата можем изо­бразить так:

Выходит, что при b--распаде ядро, теряя нейтрон, приобретает лишний протон, а при b+-распаде и орбитальном захвате оно, наоборот, меняет протон на нейтрон. Механика, на пер­вый взгляд, очень несложная.

Но почему тогда далеко не все ядра подчи­няются этой механике?

Важнейшее условие устойчивости атомных ядер — отношение числа содержащихся в них нейтронов к числу протонов (n:p). Это соот­ношение меняется с ростом заряда в ядре. Оно приблизительно равно 1 у изотопов легких элементов и достигает 1,6 у тяжелых. Только при определенных величинах отношения n:p ядра устойчивы. При других же отношениях они способны к бета-распаду.

Неустойчивы ядра с большим числом ней­тронов — у них велико отношение n:p. Как оно может уменьшиться? Только если n станет меньше, а p больше, если нейтрон превра­тится в протон, испустив электрон, т. е. путем b--распада. Поэтому все тяжелые изотопы с из­бытком нейтронов оказываются b--активными.

Когда же отношение n:p мало, то у ядра появляется стремление заменить протон на ней­трон и, испустив позитрон, восстановить равно­весие. Легкие радиоактивные изотопы химиче­ских элементов надо считать приверженцами b+-распада.

Орбитальный захват — это тоже привилегия легких изотопов, стремящихся к обмену протона на нейтрон. Но встречается он главным образом у элементов, у которых внутренние электрон­ные оболочки расположены близко к ядру, т. е. у элементов в середине и в конце перио­дической системы.

Почему же ядра остаются устойчивыми при каких-то «избранных» отношениях n:p? Может быть, эта устойчивость мнимая и ядра даже при этих соотношениях в очень слабой (необнаружимой пока) степени радиоактивны?

Или же вся эта схема лишь весьма грубое приближение к действительности — своего рода «рабочая модель»?

Словом, на вопрос: «Что такое радиоактив­ность?» — в наше время еще нет исчерпываю­щего ответа. Быть может, кому-нибудь из вас придется принять участие в его решении.

Обратимся теперь к другим видам радиоак­тивного распада. Альфа-распад — явление ча­стое среди радиоактивных изотопов. И глав­ным образом у элементов конца периодической системы. Вылет a-частицы сопровождается из­менением массы исходного ядра на 4, а заряда— на 2 единицы. Поэтому долгое время считалось, что к альфа-распаду способны только самые тяжелые, наиболее сложные ядра — ядра эле­ментов начиная со свинца и висмута.

Каково же было удивление ученых, когда они установили, что альфа-распад может быть у многих изотопов редкоземельных элементов, расположенных в середине таблицы Менделе­ева. Отдельные изотопы лантана и церия, пра­зеодима и неодима, самария и гадолиния, диспро­зия и тербия по странной прихоти природы охотно теряют альфа-частицы.

Оправдать эту прихоть помогла так назы­ваемая оболочечная модель атомного ядра. Протоны и нейтроны слипаются в ядерный ко­мок не в беспорядке, заявили ученые. На­против, составные частицы ядра должны распо­лагаться в строгом порядке. Подобно тому как электроны в атомах распределяются по оболочкам, ядерные протоны и нейтроны также разложены по «полочкам» с разными уровнями энергии и на эти «полочки» вмещаются строго определенные количества протонов или ней­тронов — 2, 8, 20, 50, 82, 126. Ядра, содержащие такие количества частиц, получили название «магических», их можно считать своеобразными «инертными газами» в периодической системе изотопов (подробнее об этом см. в ст. «Великий закон»).

Ядра изотопов редкоземельных элементов содержат количества нейтронов, близкие к «ма­гическому» числу 82. И эта близость, как до­казали физики, способствует нарастанию веро­ятности a-распада. Поэтому в области редко­земельных элементов наблюдается первая на протяжении периодической системы «вспышка» a-активности. В районе классических a-излучателей (элементы конца таблицы Менделеева) дает себя знать близость оболочки из 126 ней­тронов.

В целом 16% радиоактивных изотопов рас­падаются, испуская a-частицы.

286