Подскажите мне, способно ли электрическое поле влиять на скорость альфа–распада радиоактивного вещества? Во всякой википедии пишут, что нет, де, не способно. Но здравый смысл подсказывает, что если альфа–распад объясняется законом Кулона, то напряжение поля может быть связано со скоростью такого распада.

GD Star Rating
a WordPress rating system

26 Responses to Влияние электрического поля

  1. Rumj:

    может, экранируется электронной оболочкой? То есть появляется небольшой дипольный момент, компенсирующий это поле.

  2. Zvnamo:

    теория альфа–распада описывается как противостояние сильного ядерного взаимодействия в ядре и электростатической силы отталкивания протонов. Из–за того, что энергия потенциальной альфа–частицы слишком низкая для преодоления сильного взаимодействия, в эту модель добавляется представление о квантовом туннельном эффекте. Соотношение параметров барьера и потенциальной альфа–частицы определяет константу скорости распада вещества. Более точные теории добавляют ещё центробежные силы в больших ядрах неправильной формы, но это сильно картину не меняет.

    Электроны, как видно, в этом процессе не упоминаются никаким боком. То есть, по идее, создание высокого отрицательного напряжения вокруг тяжелого атома, например, урана–238, должно приводить к более вероятному прохождению запрещенной зоны, и, соответственно, более быстрому альфа–распаду.

  3. Rumj:

    я понимаю твою мысль, я просто высказал предположение.

  4. Raebodep:

    Но здравый смысл подсказывает, что если альфа–распад объясняется законом Кулона

    путаешь чего–то

  5. Zvnamo:

    я википедию процитирую, если позволите: 1. А?льфа–распа?д, вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание альфа–частицы. При этом массовое число уменьшается на 4, а атомный номер — на 2. Альфа–распад обычно происходит в тяжелых ядрах, где велико электростатическое отталкивание между протонами. Альфа–частица испытывает туннельный переход через кулоновский барьер в ядре, поэтому альфа–распад является существенно квантовым процессом. Поскольку вероятность туннельного эффекта зависит от высоты барьера экспоненциально, период полураспада альфа–активных ядер экспоненциально растёт с уменьшением энергии альфа–частицы.

    2. Куло?новский барье?р — потенциальный барьер, который необходимо преодолеть одноимённо заряженным телам для того, чтобы сблизиться друг с другом до возникновения притяжения. Кулоновский барьер есть следствие того, что, согласно закону Кулона, одноимённо заряженные тела отталкиваются.

  6. Zvnamo:

    попробовал посмотреть в этом направлении: энергию ионизации для урана нашёл только для первых двух электронов, для тория — первых четырёх.

  7. Niklybok:

    ну так правильно: сильное поле искривило бы барьер, если бы не экранирование его орбитальными электронами.

    Ты вообще говоришь об альфа–распаде атомов или их ионизировали до ядер, как в каких–нибудь звёздах?

  8. Raebodep:

    дык она отталкивает а не притягивает, кулоновская сила то!

    и чтобы оттолкнуть первоначально нужны силы много большего порядка, как в термоядерных реакторах или в звёздах или во взрывах

  9. Raebodep:

    ядерных, не термо. распад же, деление

  10. Niklybok:

    Кстати, я тут подумал, а ты не пробовал подсчитать, какой эффект привнесёт внешнее поле в сферический потенциал? С одной стороны оно уменьшит барьер, но с другой повысит!

    Нужно в простейшем случае взять интеграл по полусфере (можно даже малым сектором ограничиться, который построить на телесном угле вокруг оси поля, если я понятно излагаю), где к потенциалу с одной стороны прибавить дэшку, а с другой — убавить.

    Получится что–то вроде , где ? — телесный угол, а по радиусу нужно взять интеграл, где потенциал больше кинетической энергии. Слабо это в уме оценить? Мне слабовато, вернее лень)

  11. Zvnamo:

    об обычном альфа–распаде в нормальных условиях.

  12. Zvnamo:

    ядерная притягивает, кулоновская отталкивает, всё верно.

  13. Zvnamo:

    я воспользовался этим калькулятором, может это и не правильно. Получается, что если поместить атом урана–238 в поле с напряжением 10 мегавольт, то ширина кулоновского барьера будет 8,86 ферми, против 51,4 ферми при нормальных условиях. Короче, я запутался окончательно.

  14. Niklybok:

    ой, жуть какая. Попробую проще.

    Я там, кстати, в выражении выше дельту перед всеми экспонентами забыл поставить: нам же нужно сравнить изменения, а не сами прозрачности барьеров.

    Разберёмся хотя бы с малым полем. Если оно мало, то можно разложить подинтегральное выражение до первого члена по полю, это даст поправку в экспоненте (опуская все коэффициенты) минус эр квадрат на чуть меньшем, чем до возмущения, диапазоне для утоньшенного барьера. А уширенный барьер, значит, плюс эр квадрат на чуть увеличенном диапазоне. Вот и получается, что нужно оценить — больше или меньше единицы? Здесь, эр большое чуть больше эр малого.

    Это мы получим отношение прозрачностей «переда» и «зада» искривлённого в малом поле потенциала. А чтобы получить отсюда альфа–распад, нужно знать ещё функцию распределения виртуальных частиц по энергиям внутри атома, умножить на него и проинтегрировать. Неплохой курсовик для старших курсов получился)

  15. Niklybok:

    Это мы получим отношение прозрачностей «переда» и «зада» искривлённого в малом поле потенциала для фиксированной энергии, достаточно большой, чтобы считать поправку поля малой.

  16. Niklybok:

    в общем, я опять напутал в формуле, теперь со знаком под экспонентой, они должны быть обратные. После этого я, посыпав голову пеплом, окончательно умываю руки.

  17. Zvnamo:

    вот в этой статье есть формула для рассчёта экранирования электронами при альфа–распаде. Для урана–238 получается что–то около 37 килоэлектронвольт, а энергия альфа–частицы — на два порядка больше. То есть, если это на что–то и влияет, то не сильно.

    Но я чувствую во всём этом какое–то несоответствие.

  18. Zvnamo:

    А ещё смотрите какая штука: уран, ионизированный до состояния 238U91+!

  19. Niklybok:

    а что такого?

  20. Zvnamo:

    я не понимаю просто, насколько важную роль в альфа–распаде играет электронное облако вокруг атома. То есть, получается, что атом стабилен не за счёт того, что протоны вдавливаются к центру электронами, а в основном за счёт сильного взаимодействия, которое не даёт отталкиваться протонам наружу?

    Я восполняю свои пробелы в азах физической науки.

  21. Niklybok:

    конечно, не за счёт электронов. Ведь кулоновское взаимодействие между протонами в ядре на несколько порядков выше их взаимодействия с электронами.

  22. Zvnamo:

    но при этом альфа–распад ускорить в электрическом поле нельзя, потому что в таком случае электроны будут экранировать поле от протонов, настолько сильно, что эффекта не будет, я верно понял?

  23. Niklybok:

    это один из вариантов. А возможно ещё и сам эффект мал, поскольку с одной стороны ядра барьер понижается, а с другой повышается, и в итоге суммарно выходит дешка.

  24. Zvnamo:

    я вот ещё чего не пойму: почему на одной из сторон ядра эффект будет понижаться, если поле действует на ядро со всех сторон? Ну, например, если поместить этот уран внутрь сферы электростатического генератора, вроде пеллетрона?

    Получается, протоны должны бы равномерно «разрываться» полем со всех сторон.

  25. Niklybok:

    так с одной стороны, протоны будут подталкиваться от ядра, а с другой заталкиваться в ядро. Чтобы со всех сторон выталкивать, нужно чтобы центр аксиального поля был внутри ядра, это практически невозможно реализовать в виду его малости.

  26. Zvnamo:

    я нашёл статью, где по полочкам разложено ускорение альфа–распада в магнитном поле, как раз с описанием электронного экранирования. Если коротко, то магнитное поле в 10^9 Г ускоряет распад всего на четыре порядка, то есть те поля, которые можно создать в лаборатории, почти никакого эффекта не дадут.

    Всё, спасибо, теперь я понял, почему был не прав.

Добавить комментарий