衰变

概括：这道题是党玖湛同学的课后物理练习题，主要是关于衰变，指导老师为伊老师。衰变亦称"蜕变"。指放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程,如镭放出α

题目：衰变

β衰变是一种放射性衰变.在此过程中,一个原子核释放一个β粒子（电子或者正电子）,分为β+衰变（释放正电子）和β-衰变（释放电子）.

β-衰变中,弱相互作用把一个中子转变成一个质子,一个电子和一个反电子中微子.其实质是一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变成一个上夸克.W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子.

β+衰变中,一个质子吸收能量转变成一个中子,一个正电子和一个电子中微子.其实质是一个上夸克通过释放一个W+玻色子转变成一个下夸克.W+玻色子随后衰变成一个正电子和一个电子中微子.

与β-衰变不同,β+衰变不能单独发生,因为它必须吸收能量.在所有β+衰变能够发生的情况下,通常还伴随有电子捕获反应.

举一反三

例1： 【238U进行α衰变238U——>234Th＋α半衰期为4.5×10^9年,完全衰变要多长时间?我也知道等于0不可能，但是这是IChO预备题，应该没错的，只是完全衰变应该有个定义，它究竟指什么。】[物理练习题]

放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期.原子核的衰变规律是：N=No*(1/2)^(t/T) 其中：No是指初始时刻（t=0）时的原子核数 t为衰变时间,T为半衰期 N是衰变后留下的原子核数.放射性元素的半衰期长短差别很大,短的远小于一秒,长的可达数万年.

根据上面的公式可以发现,要完全衰变就是N要=0..这个是不可能的.剩余的放射性元素的含量只能无限的趋近于0但是永远也不会=0.百科里都没有“完全衰变”

一般在化学上,当一种物质的浓度低于一定的量的时候就可以认为它已经不存在了.你的完全衰变是不是说要过多久,它的含量才能少于多少啊?

例2： 什么叫α衰变,β衰变[物理练习题]

自发放射α粒子的核衰变过程.α粒子是电荷数为2、质量数为4的氦核嬆He.α衰变可一般地表示为AZX─→+嬆He,式中AZX为母核；为放射α粒子后剩余的子核.根据母核、子核及氦核的静质量,衰变过程发生质量亏损,Δm=mX-mY-mα＞0,与此质量亏损相应的能量Δm·c2称为衰变能,大约为Ω兆电子伏特(MeV)量级,其中98%以上是α粒子动能,只有不足2%表现为子核的反冲动能.实际上根据放射α粒子的动能测量,发现大部分核素放出的α粒子可分为能量具有不同确定值的几群,例如Bi衰变成Tl共放出能量不同的六群α粒子,这说明子核具有离散的能级结构,能量最大的对应于Bi的基态跃迁到Tl的基态,其他的对应于跃迁到Tl的激发态,其中前者的相对强度较大；也有的核素可以从母核的不同能态跃迁到子核的基态,其特点是α粒子能量较低的跃迁较强.

原子核自发耗散其过剩能量使核电荷改变一个单位而质量数不改变的核衰变过程.分为放出一个电子的β-衰变、放出一个正电子的β+衰变和俘获一个轨道电子的轨道电子俘获(EC)3种类型,　　A2X→A2+1Y+e-+νe　(β-衰变)[注意：A2+1,2-1都在Y的左上和左下] 　　A2X→A2-1Y+e++νe　(β+衰变)[-+在e的右上方.e在v的右下方] 　　A2X+e-→A2-1Y+νe　(EC)[A2分别在X左上方和左下方] 　　式中X和Y分别代表母核和子核；A和Z是母核质量数和电荷数；e-、e+为电子和正电子,νe、νe为电子中微子和反电子中微子.三种类型释放的衰变能分别为：　　Qβ-=(mX-mY)c2[注意：xye都在m的右下] 　　Qβ+=(mX-mY-2me)c2[2在c右上,i在w右下] 　　QEC=(mX-mY)c2-wi[-+在q右上,贝塔 ec在q右下] 　　式中mX、mY分别为母核原子和子核原子的静质量；me为电子静质量；wi为轨道电子结合能；c为真空光速.

例3： α衰变和β衰变能否同时发生?为什么?[物理练习题]

不可以.放射性原子本身处于一个不稳定的高能级状态,它要衰变之后达到一个新的较稳定的低能级状态.

如果同时发生这两种衰变,也就是说这个原子要从一个能级直接跃迁到两个不同的能级,也就是同一时刻原子有两个不同的状态,这是不可能的,所以,阿尔法和贝塔衰变不可能同时发生.

当然,在一个衰变序列中,也就是放射性原子,衰变到一个稳定原子的过程中,是会有α衰变和β衰变同时存在的,因为这个过程是一个很复杂的,逐步渐变的过程.

如：Th232可以衰变为

镭Ra-228（半衰期5.75年）

锕Ac-228（6.15小时）

钍Th-228（1.9116年）

镭Ra-224（3.66日）

氡Rn-220（55.6秒）

钋Po-216（0.145秒）

铅Pb-212（10.6小时）

铋Bi-212（60.55分钟）

64%钋Po-212（3·10−7秒）和

36%铊Tl-208（3.053分钟）

最终皆衰变为稳定的铅Pb-208

例4： 【一个原子核经历了2次a衰变6次B衰变后..电荷数和中子数怎么变化（急!）】[物理练习题]

a衰变是释放出氦核（2个质子和两个中子组成的）,核电荷数减小2

B衰变是释放出电子,中子变成质子和电子,质子继续留在原子核中,电子跑掉

2次a衰,电荷数就减少4,中子数也减小4

6次B衰变,由于释放了6个电子,也就是6个中子变成电子和质子,中子数减少6个,电荷数增加6

故个原子核经历了2次a衰变6次B衰变后..电荷数增加2 中子数减少10

例5： 什么是衰变率[物理练习题]

衰变是一种自发现象,一般用一个半衰期来衡量,即一般质量的物质发生衰变的时间.所以,n个半衰期后未衰变物质就只有（0.5）^n,只有n趋于无穷,未衰变的物质才成为0.所以“完全衰变”就不好衡量了,所以是“半衰期”的概念.

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