Поправьте меня, если я ошибаюсь, но, например, когда половина образца U-235 подвергается альфа-распаду, это означает его период полураспада. Однако что, если образец подвергается гамма-распаду? Разве его масса не останется неизменной? Как измерить период полураспада радиоактивных материалов, которые подвергаются только гамма-распаду?
Вы можете измерить период полураспада изотопа, измерив уменьшение количества изотопа , что невозможно для гамма-излучения.
Однако можно также измерить период полураспада любого изотопа, отслеживая снижение уровня радиации от изотопа.
Кроме того, большая часть гамма-излучения испускается как «уборка» какого-либо другого альфа- или бета-распада.
Рассмотрим изотоп Цезий-137 https://en.wikipedia.org/wiki/Цезий-137 .
Этот изотоп подвергается бета-распаду с образованием Ba-137 с умеренно долгим периодом полураспада 30,17 года. Часть бария образуется в возбужденном ядерном состоянии; протоны и нейтроны в этих ядрах бария не находятся в самой низкой возможной энергетической конфигурации. Изотоп обозначен как барий-137m (m — метастабильный).
Этот барий-137m достигает конечного стабильного состояния, испуская гамма-лучи.
Это имеет место во многих альфа- или бета-распадах. Но в большинстве случаев гамма-луч выходит почти мгновенно и связан с исходным родительским изотопом.
Но у бария 137m период полураспада составляет 2,5 минуты; достаточно долго, чтобы связать гамма-лучи с метастабильным изотопом бария.
Эта система является основой очень полезного эксперимента для студентов-физиков. https://www.clarion.edu/academics/colleges-and-schools/college-of-education-health-and-human-services/school-of-education/science-in-motion-project/available-equipment/ Период полураспада бария-137m.doc
Пластиковый флакон содержит некоторое количество радиоактивного цезия-137, запертого в стабильной нерастворимой химической матрице. Из-за описанного выше распада во флаконе также содержится некоторое количество бария 137m, подвергающегося гамма-распаду. Количество бария остается относительно постоянным, поскольку образование цезия-137 соответствует распаду до стабильного бария-137.
Когда флакон ополаскивается водой, химически связанный цезий остается, а барий вымывается (как 137, так и 137m).
Количество бария химически невозможно обнаружить. Но количество гамма-излучения можно измерить, и оно уменьшается по мере исчезновения бария 137м, и при том же периоде полураспада pf 2,5 мин.
Тем временем в пластиковом флаконе восстанавливается количество бария-i37m, готовое для следующей партии студентов. Устройство часто называют «ядерной коровой».
Разве его масса не останется неизменной?
Поскольку ядра хорошо моделируются квантово-механическими моделями и специальной теорией относительности, нет, масса изменяется из-за энергии, уносимой гамма-излучением.
Смотрите ответы здесь.
Да, период полураспада можно наблюдать у всех видов радиоактивных материалов.
Коннор Бехан