衰變鏈
種類
文中提到的四條衰變鏈:釷(4n, 藍(lán)色)、镎(4n+1, 紫色)、鐳(4n+2, 紅色)、和錒(4n+3, 綠色)。
最常見的四種放射性衰變?yōu)椋害了プ?、β衰變、逆β衰變(也可看作正電子發(fā)射和電子捕獲)及同質(zhì)異構(gòu)轉(zhuǎn)換。其中只有α衰變會(huì)改變?cè)雍说脑恿浚?A ),并一定把原子量減少四個(gè)單位。因此,所有衰變過程的母同位素與其衰變產(chǎn)物的原子量除以四后都會(huì)有相同的余數(shù),把所有核素分為四類。一條可行的衰變鏈中的每一個(gè)核素都一定來自同一類。四類核素衰變時(shí)都產(chǎn)生氦-4(α粒子是氦-4的原子核)。
三條主衰變鏈存在于自然中,一般稱為釷衰變系、鐳衰變系和錒衰變系,各自于鉛的一個(gè)穩(wěn)定同位素終止。這些衰變鏈中的每個(gè)同位素的質(zhì)量數(shù)可以分別表示為 A = 4 n 、 A = 4 n + 2和A = 4 n + 3。這三條鏈半衰期較長的初始同位素分別為釷-232、鈾-238和鈾-235,并在地球形成的時(shí)候便已存在,其中忽略自從1940年代以來的人工同位素及其衰變。钚的同位素钚-244和钚-239也有少量在自然中發(fā)現(xiàn)。
由于第四條衰變鏈的初始同位素镎-237的半衰期非常短(214萬年),因此镎衰變系 A = 4 n + 1已經(jīng)在自然中衰變殆盡,只剩下最后的限速階段,也就是鉍-209的衰變。這條衰變鏈的最終產(chǎn)物為鉈-205。某些較老的文獻(xiàn)把鉍-209列為最終產(chǎn)物,但是最近的發(fā)現(xiàn)指出該同位素具有放射性,其半衰期為 1.9 × 10 年 。
另外也有許多較短的衰變鏈,如碳-14的衰變鏈。在地球上,這些衰變鏈的初始同位素大部分是由宇宙射線產(chǎn)生的。
參見
原子核物理學(xué)
放射性衰變
衰變產(chǎn)物
放射性同位素
參考資料
C.M. Lederer, J.M. Hollander, I. Perlman. Table of Isotopes 6th. New York: John Wiley & Sons. 1968.
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