ем) мы освободили препарат радия от содержавшейся в нем эманации. После этого в препарате будет происходить накопление эманации, т. к. число атомов эманации, образующихся из Ra, будет больше числа распадающихся атомов эманации. По мере увеличения количества эманации будет увеличиваться и число распадов ее атомов, пока не будет достигнуто равновесие, т. е. пока число образующихся атомов не будет равно числу распадающихся. Так как период распада Ra велик по сравнению с периодом распада эманации, то в дальнейшем количество ее будет оставаться практически неизменным. — «Радиоактивное равновесие» имеет место и в других случаях, в частности при образовании RaA из эманации. Но если при этом препарат эманации отделен от радия, то количество самой эманации (которую в данном случае можно назвать «материнским веществом») будет заметно уменьшаться. Поэтому и количество RaA («дочернего вещества») будет уменьшаться.
Такое равновесие называется «переходным».
Если мы обозначим через ATj и число атомов и постоянную распада одного радиоактивного вещества, а через N2 и Л2 — те же величины для другого вещества, то при равновесии (3) Это равенство имеет место и в том случае, если второе вещество образуется из первого не непосредственно, а через промежуточные продукты. Измерив отношение количеств радиоактивных веществ ~ и одну постоянную распада, из соотношения (3) можно определить постоянную распада другого вещества. Другой способ измерения больших периодов распада состоит в измерении числа радиоактивных распадов в единицу времени, происходящих в препарате с известным числом атомов. Тогда по этим данным с помощью формулы (1) можно определить Л. Очень короткие периоды распада с испусканием а-частиц определяются на основании закона Гейгера-Нуттола, согласно которому между постоянной распада Л и средним пробегом R а-частиц существует определенная связь, выражаемая формулой: In Л = A In R + В; (4) А и В — постоянные (А для всех трех радиоактивных рядов имеет одно и то ? ке значение).
Соотношение, аналогичное закону ГейгераНуттола, имеет место и для Д-распада.
Распад ядра. При радиоактивном распаде, при к-ром происходит превращение элементов, а — и /9 — частицы, несомненно, вылетают из ядра атома (см.). На этом основании предполагалось, что ядра атомов состоят из а-частиц, электронов и небольшого числа протонов. Но в дальнейшем пришлось от этого отказаться; теперь принимается, что ядра состоят из протонов и нейтронов (см.). В ядре протоны и нейтроны могут образовывать и промежуточные группы — а-частицы и ядра атомов «тяжелого водорода» (дейтроны). Рассмотрим вопрос о вылете а-частиц из ядра. Когда а-частица, обладающая положительным зарядом, приближается к положительному ядру, то она испытывает электростатическое отталкивание. На расстояниях порядка 10"1а см потенциальная энергия, связанная с этими электростатич. силами, становится равной кинетической энергии а-частиц, испускаемых радиоактивными веществами. С точки зрения обычных представлений а-частицы не могут больше прибли 46
зиться к ядру. То обстоятельство, что ядра почти всех элементов устойчивы и даже ядра радиоактивных элементов не удается расщепить обычными средствами, доказывает, что на очень малых расстояниях (порядка 10“18 см) отталкивательные силы сменяются силами притяжения. Таким образом, по отношению к а-частицам ядра атомов окружены своеобразным сферически симметричным потенциальным барьером (см.). Некоторое представление об этом барьере дает рис. 3. По оси абсцисс здесь отложено расстояние г от центра ядра, по оси ординат — потенциальная энергия взаимодействия а-частиц с Рис. 3. ядром. Если а-частица с энергией Е0<Етая} находится внутри ядра, то с точки зрения обычной механики она не может выйти из него, т. к. в области между иг2 потенциальная энергия больше полной энергии а-частицы. Но, согласно квантовой механике (см.), всегда есть нек-рая вероятность того, что а-частица просочится сквозь такой потенциальный барьер и выйдет из ядра наружу. Поэтому вероятность а-распада будет определяться произведением «прозрачности» потенциального барьера на число ударов а-частицы о барьер. По последним представлениям, согласно которым в ядре нет готовых а-частиц, эту величину надо умножить еще на вероятность образования а-частицы в ядре.
Вычисления вероятности такого «просачивания», произведенные Герни, Кондоном, Бете и др., показали, что таким образом действительно можно объяснить характерные черты а-распада и, в частности, теоретически объяснить закон Гейгера-Нуттола.
При объяснении /7 — распада основная трудность состоит в том, что, в противоположность а-распаду, энергия /7 — частиц, вылетающих из различных ядер одного и того же радиоактивного вещества, имеет различное значение. Распределение /7 — частиц по энергиям для RaE приведено на рис. 2. Из рисунка видно, что из нек-рых ядер RaE электроны вылетают с энергией 700—800 kV, а из некоторых — с очень малой энергией. Вместе с тем, тщательные опыты Эллиса и Вустера показали, что /7 — распад RaE не сопровождается испусканием у-лучей или какого-либо другого подобного излучения, за счет которого можно было бы отнести разность энергий различных /7 — частиц.
С другой стороны, нельзя считать, что и ядра RaF (полония), образующиеся после испускания электронов RaE, обладают разным запасом энергии, так как неодинаковость атомов RaF сказалась бы при его распаде. Таким образом, при /7 — распаде получается как бы нарушение закона сохранения энергии. Однако ряд попыток, сделанных различными авторами, рассматривать /9 — распад как действительное нарушение закона сохранения энергии, как и следовало ожидать, не привел ни к каким результатам. Значительно более плодотворной оказалась гипотеза Паули. Паули предположил, что наряду с электронами при /7 — распаде вылетает незаряженная частица, обладающая ничтожной массой, названная нейтрино (см.). Часть полной энергии, выделяющейся при /9 — распаде ядер какого-либо вещества,
