阿尔法衰变与贝塔衰变半径之比(阿尔法衰变和贝塔衰变方程)

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1、质子与中子都是费米子,与电子在原子中按壳层分布的情况类似,质子与中子在原子核内也是按壳层来分布,并且都遵守泡利不相容原理.质子与中子各有一套能级分布,核内所有的中子都在中子的那套能级中按能量从低到高的次序依次分布,而核内所有的质子都在质子的那套能级中按能量从低到高的次序依次分布.中子能级的平均间隔要小于质子能级的平均间隔,这是因为质子间的正电斥力增大了彼此间的电势能,使得包括核能级在内的总的能级间距加宽（由于电磁力是长程的,核内质子越多,上述加宽效应越大）.中子之间没有正的电势能,只有负的核势能.这样,z个质子分布在大约z/2个质子能级上（自旋相反的两个质子占据一个能级,偶尔一个能级上只有一个质子占据,当然,未占据的全空能级有无穷多个）,n个中子分布在大约n/2个中子能级上.对于稳定核来说,占据自己那套能级的最高能级的中子和质子的能量是差不太多的.由于中子的能级间隔小,所以,被占据的中子能级就多,相应的中子也多.这就是一般稳定的原子核里中子多于质子、且越重的核所含的中子相对越多地的缘故.如果核内的中子比质子多很多（即比相应的稳定的同位素中的中子含量更多）,那占据最高中子能级的中子的能量就比占据最高质子能级的质子的能量高很多,这时,弱相互作用就可能发挥作用,使得最高能量的那个中子衰变成质子、电子、中微子.新生的质子占据质子能级的最高的那个能级,虽然提升了质子能级这边的高度,但中子能级那边下降的高度更多,这样多余的能量就主要由电子和中微子是放出去了.核内质子比中子多的情形与上段是类似的,弱力也会使质子衰变成中子、正电子、中微子,以使整个核的能量下降,这就是β+衰变（注意,放出的是正电子）.不过,这种情形下,原子核降低能量的方式不只β+衰变着一种.鉴于核力的饱和性,两中子两质子构成的氦核往往是一个很稳定的集团,这样,以阿尔法衰变的方式常能使核降能的幅度更大,因而新核更稳定.还有一种方式是原子内层的一个电子被俘获进核内,它与多余的质子在弱力作用下变成一个中子,这个过程称为K俘获.上述两种情况都可以通过核裂变的方式来降低过高的能级.之所以多中子的核不会阿尔法衰变、多质子的核不会贝塔衰变,就是因为如果那样,那新核的能量会更高,多出来的能量不可能自发地被提供.。

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