Солнце горит очень неохотно
Солнце горит очень неохотно
Туннелирование из атомных ядер. Радиоактивный альфа-распад – результат туннелирования, т. е. преодоления классического запрета на движение. От «солидности» стен, ограничивающих энергетическую яму, зависит вероятность распада в единицу времени. Вместо нее, впрочем, оказывается удобнее говорить об отрезке времени, в течение которого вероятность распада достигает 50 %; в скоплении одинаковых ядер за это время распадется примерно половина, и это время называется периодом полураспада. Для различных радиоактивных ядер периоды полураспада лежат в интервале от миллиардов лет до крошечных долей секунды. Через время, вдвое большее периода полураспада, распадется половина из еще не распавшихся и останется четверть от исходных атомов[232]. Через время, равное десяти периодам полураспада, лишь около одной тысячной исходных атомов сохранится в неизменном виде. Но любое отдельное атомное ядро не имеет никаких обязательств распасться раньше или позже. Например, полоний-218 превращается в свинец-214 с периодом полураспада 3,1 мин; при этом любой выбранный атом полония может распасться через секунду или через четверть часа, и это непредсказуемо. Даже если перед вами два атома полония-218, один из которых вы создали только что, а другой кто-то принес вам в подарок перед обедом и он еще не распался, у этого подаренного нет никаких преимуществ в распаде: неизвестно, который из них распадется раньше. Радиоактивный атом не стареет, т. е. не увеличивает свою склонность к радиоактивному превращению с течением времени. (Все ядра с одним и тем же числом протонов и одним и тем же числом нейтронов одинаковы; графа «возраст» там просто не предусмотрена.) И тем не менее взятые в достаточном количестве атомы полония-218 уполовиниваются в своем числе каждые 3,1 мин. Доля атомов, которые останутся через четыре часа, равна 4,9 × 10–24; это означает, что от характерного макроскопического количества – уже встречавшегося нам числа атомов порядка 1023 – не останется ничего. Совсем иная картина с другим изотопом того же элемента, полонием-210: период его полураспада составляет 140 дней.
Рис. 10.16. Радиоактивный распад урана-238. Участвующие элементы: уран U (вовлечены два его изотопа), торий Th (два изотопа), протактиний Pa, радий Ra, радон Rn, полоний Po (три изотопа), свинец Pb (три изотопа, один из которых стабильный) и висмут Bi (два изотопа). Подписи над и под стрелками указывают период полураспада и тип радиоактивного распада. Сокращение «мкс» обозначает микросекунды (миллионные доли секунды)