α衰变

α、β、γ衰变的规律总结

万阳

2008011762工物83

α衰变β衰变γ跃迁

不稳定核自发地放

原子核从激发态通

核电荷Z发生改变，而核子

过发射γ光子或其

出α粒子，并转变

定义数不变的自发衰变过程，称它过程跃迁到较低

成另一种原子核的

为β衰变；能态，称为γ跃迁或

现象，成为α衰变；

γ衰变；

发射的粒

子的能量4~9Mev

范围

反应式Z

AXA

Z

4

2

Y+；

发生的条MX(Z,A)>MY(Z-2,A-

件（能量）4)+Mα(2,4)

所采用的

穿透库仑势垒；

物理模型

α，β或

A

γ的能量

E

0

与衰变能

T

A4；

的关系

最大能量在几十kev~MevKev~Mev

:Z

AXZ

A

1Ye，

:

Z

AX

Z

A

1

Y

e，

Z

AX

Z

AX

；

EC:

Z

AXe

i

Z

A

1

Y

e

；

β-：

MX(Z,A)>MY(Z+1,A)or

(Z,A)>(Z+1,A)

β+：

M(Z,A)>M(Z-1,A)+2mor

原子核处于激发态；

XYe

(Z,A)>(Z-1,A)+2mec2

EC：

XYi/c2

M(Z,A)>M(Z-1,A)+εor

(Z,A)>(Z-1,A)+

εi；

费米理论单质子模型；

γ光子的动能近似

Tβ=Eβmax≈E0

等于衰变能：

Eγ=E0-TR≈E0

衰变能，原子序数

用费米积分表示衰变常数，

在其它条件不变的

情况下：

对于偶偶核：m5

e

c4g2M

if

2λ随着衰变能的增

大而增大，

影响衰变

1/2

常数大小

lnABE

0

的因素有

（其中A，B为常

哪些？

数，与原子序数有

关）

衰变能对一般而言，衰变能

237

f(Z,E

0

)

表明λ与跃迁类型（轻子带

走的角动量），以及衰变能，

原子序数都有一定关系，其中

λ~E0

5

萨金特定律：β衰变的半衰

随着γ带走角动

量的增加（即跃迁

级次）而减小，

电多级辐射，磁电

多级辐射对应的衰变

常数也不同

其他条件一定的情

衰变的影

越大，α粒子穿透

响

库仑势垒概率越

大，衰变常数越大，

α衰变越容易发

生；

α衰变过程中角动

角动量对

量守恒，这影响后

面的选择定则；同

衰变的影

时α粒子带走的角

响是怎样

动量越小，衰变越

的？为什

容易发生，因为α

么？

粒子穿透势垒的离

心势会变小。

宇称守恒（在强相

互作用和电磁相互

宇称对衰

作用中，宇称是守

恒的）

变的影响

if

(1)l

其

是怎样

的？为什

中lα是α带走的总

么？

角动量（因为α

自

旋为0，故就等于它

的轨道角动量）

发射粒子

分立谱，可以此测

量原子核的能级

的能谱

图；

期与β粒子最大能量（λ

~E0

5）存在很强的依赖关系；

衰变能越大，衰变越容易发生；

在β衰变的孤立系统中，角

动量守恒，轻子带走的轨道角

动量越大，跃迁级次越高，即

跃迁矩阵元越小，衰变越难发

生

宇称不守恒（弱相互作用中宇

称不守恒），β衰变中放出电

子和中微子，电子-中微子场

与原子核的相互作用为弱相互

作用；但在非相对论情

况下，前后宇称满足：

if

(1)l

其中L为轻子带

走的角动量

β-和β+衰变中β粒子的能

量是连续谱(三体问题),而

EC衰变的中微子能量是分

立谱；

况下，衰变能越大，

γ跃迁概率越大，

γ衰变越容易发生；

角动量守恒，（0→0

跃迁不发射γ光子，

这是由于无法提供γ

光子的内禀角动量为

1）影响后面的选择定

则，同时角动量越大，

跃迁概率越

小，越难发生。宇

称守恒，γ衰变为

电磁力作用的结果，

电磁相互作用中宇

称守恒。

电多级辐射：

(1)L

磁多级辐射：

(1)L1

其中L为γ带走的

角动量（L>=1）

分立谱，发射γ光子

的能量也可用于测

量原子核的能级图；

光子的角动量：

LI

i

I

f

,I

i

I

f

1,,I

i

I

f

1,I

i

I

f

1，角动量守恒：

允许跃迁：

I=0，±1

跃迁选择

α的角动量：

一

f

级禁

i

π=+1；

LI

i

I

f

,I

i

I

f

1,,I

i

I

戒f跃迁：I=0，±1，

1,II

定则

2，宇称守恒：±2π=-1；

(

1)l

n级禁戒跃迁：I=±n,±

if(n+1)

π=(-1)n

光子的宇称：

电多级辐射：

(1)L

磁多级辐射：

(1)L1