TIPI TIPI DI DI DECADIMENTO RADIOATTIVO --ALFA
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- Camilla Gentili
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1 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --LF LF Dcadimnto alfa: il nuclo instabil mtt una particlla alfa (), ch è composta da du protoni du nutroni (un nuclo di 4 H), quindi una particlla carica positivamnt. Tal trasformazion può quindi ssr rapprsntata com: X 4 Y H dov X Y sono i simboli rispttivamnt dll'lmnto chimico padr figlio Il dcadimnto alfa intrssa principalmnt i nucli psanti (>82) dficitarii in nutroni (pr grandi la rpulsion lttrostatica divnta prpondrant visto il corto raggio d azion dlla forza nuclar fort)
2 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --LF LF Il dcadimnto alfa è nrgicamnt possibil quando la massa dl nuclo padr è maggior dlla massa dl nuclo figlio + la massa dlla particlla alfa. L nrgia total rilasciata Q è pari a: Q m(, m( 4, 2) m c 2 0 La diffrnza di massa (nrgia) riappar sotto forma di nrgia cintica dlla particlla alfa dl nuclo figlio rinculant. Essndo la massa dl nuclo figlio in gnr >> dlla massa dlla particlla alfa, la quasi totalità dll nrgia cintica è possduta dalla particlla alfa (consrvazion dlla quantità di moto) L nrgia dll particll alfa mss è discrta In gnral l nrgia dll particll alfa mss varia tra 4 9 MV d i tmpi di dimzzamnto di nucli ch l mttono variano tra anni 10-7 scondi
3 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --LF LF ESEMPIO: Enrgia librata nl dcadimnto dll 232 U: 232 U Massa (u) U 228 Th 4 H 228 Th 4 H Q u 931.5MV / u u 931.5MV / u 5. MV Q 4 In bas alla lgg di consrvazion dlla quantità di moto si può dimostrar ch la particlla alfa in qusto dcadimnto ha una nrgia cintica di circa 5.3 MV. Il nuclo figlio ch rincula ha quindi una nrgia cintica di circa 0.1 MV
4 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --LF LF ESEMPIO: Diagramma di livlli nrgtici pr il dcadimnto dl 226 Ra. Sono possibili du modalità di dcadimnto in 222 Rn: - scondo la via 1 (94.5% di probabilità, con mission di un alfa da 4.78 MV) - o scondo la via 2 (5.5% di probabilità, con mission di un alfa da 4.60 MV un foton da 0.18 MV). Il nuclo figlio, molto più psant dll alfa, ha un nrgia di rinculo trascurabil (0.09 MV)
5 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET Il trmin dcadimnto bta comprnd tr divrsi tipi di trasformazioni nuclari: dcadimnto - : trasformazion di un nutron dl nuclo in un proton, con mission di un lttron dcadimnto + : trasformazion di un proton dl nuclo in un nutron, con mission di un positron cattura lttronica (E.C.): trasformazion di un proton dl nuclo in un nutron mdiant cattura di un lttron atomico In tutti tr i tipi di dcadimnto vin msso un nutrino (o antinuutrino): particlla di massa infinitsima priva di carica
6 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET dcadimnto bta mno X 1 Y Trasformazion di un nutron dl nuclo in un proton, con mission di un lttron un antinutrino lttronico Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) ESEMPIO: 14 C 14 N
7 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET dcadimnto bta mno Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) infatti: X tralasciando la massa dl nutrino è ncssario ch: m(, m(, 1) dov m sono l mass nuclari. m Considriamo anch gli lttroni atomici ( quindi l Mass atomich M): sommiamo ad ntrambi i mmbri m m(, 1 Y m m(, 1) m m m m(, m m(, 1) 1 M (, M (, 1)
8 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET dcadimnto bta più X 1 Y Trasformazion di un proton dl nuclo in un nutron, con mission di un positron un nutrino lttronico Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) 2m m MV ESEMPIO: 18 F 18 O
9 dcadimnto bta più TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) 2m m MV infatti: X 1 Y tralasciando la massa dl nutrino è ncssario ch: m(, m(, 1) dov m sono l mass nuclari. m Considriamo anch gli lttroni atomici ( quindi l Mass atomich M): sommiamo ad ntrambi i mmbri m m(, m m(, 1) m m 1m m m(, m m(, 1) 2 M (, M (, 1) 2 m
10 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET cattura lttronica X 1 Y Cattura di un lttron atomico da part dl nuclo con trasformazion di un proton in un nutron d mission di un nutrino lttronico Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) L lttron catturato dal nuclo ha una nrgia bn prcisa (in gnr appartin all orbital più intrno shll K). N consgu ch i nutrini mssi ni procssi di cattura lttronica hanno tutti la stssa nrgia (nutrini mononrgtici) sguito dlla cattura dll ltton l atomo tndrà a modificar la sua configurazion (gli lttroni dgli altri orbitali vanno a rimpir lo stato lasciato vuoto). Si avrà quindi mission di raggi X (fotoni con nrgia pari alla diffrnza di livlli nrgtici atomici ) diffrnza dgli altri tipi di dcadimnti, la cattura lttronica è un procsso anch di natura atomica (quindi c è una dipndnza dall proprità chimich dll lmnto)
11 cattura lttronica TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET Il dcadimnto è nrgicamnt possibil quando: M (, M (, 1) infatti: X 1 tralasciando la massa dl nutrino è ncssario ch: m(, m m(, 1) dov m sono l mass nuclari. Considriamo anch gli lttroni atomici ( quindi l Mass atomich M): sommiamo ad ntrambi i mmbri (-1)m m(, ( 1) m m m(, 1) ( 1) m Y m m(, m m(, 1) 1 M (, M (, 1)
12 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET dcadimnto β - : avvin pr qui nucli in cui vi è un ccsso di nutroni E.C. dcadimnto β + : avvin pr qui nucli in cui vi è un ccsso di protoni
13 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO --BET BET diffrnza dl dcadimnto α, ch ssndo un dcadimnto a du corpi mtt la particlla α smpr con la mdsima nrgia (nrgia monocromatica), l lttron nl dcadimnto β - condivid la propria nrgia con il nutrino ( analogamnt il positron con l antinutrino). N risulta quindi uno spttro continuo con una nrgia massima (nrgia di nd-point).
14 TIPI TIPI DI DI DECDIMENTO RDIOTTIVO EMISSIONE GMM Emission gamma: Un nuclo formatosi in sguito ad un dcadimnto radioattivo può ritrovarsi nl suo stato fondamntal oppur trovarsi in uno di suoi stati ccitati. Com avvin pr l atomo, anch il nuclo si portrà nlla configurazion più stabil mttndo radiazion lttromagntica corrispondnt al salto nrgtico di livlli intrssati. qusta radiazion lttromagntica vin dato il nom di raggi gamma. 60 Co 2626 kv 2506 kv 2159 kv 1173 kv 1333 kv 1333 kv 0 kv 60 Ni Pr l mission gamma, sia la massa atomica ch il numro atomico rimangono invariati
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