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α衰变的产生机制

发表时间：2024-07-28 06:19:03 来源：网友投稿

为什么α粒子能从原子核中发射出来，为什么α衰变具有一定半衰期，为什么半衰期同α粒子能量有强烈的依赖关系，这些都是人们十分感兴趣的问题。计算表明α粒子和子核之间的库仑势垒一般高达20兆电子伏以上。如前所述α粒子动能比库仑势垒高度低得多，按照经典力学，由于库仑势垒的阻挡，α粒子不能跑到核外，根本不可能发生α衰变。

20世纪20年代发展起来的量子力学能成功地解释 α衰变的产生机制。根据量子力学的隧道效应，α粒子有一定的几率穿透势垒跑出原子核。描述势垒穿透几率P的伽莫夫公式是

式中V(r）是α粒子和子核的相互作用势，E是相对运动动能，是α粒子和子核的约化质量，R是α粒子与子核的半径之和，R是V(r)=E时的r值。可见α粒子的能量E越大，穿透势垒的几率就越大，衰变几率就越大，从而半衰期就越短。由于能量因子出现在伽莫夫公式的指数幂上，因而它的微小变化将引起衰变常数的巨大变化。这就解释了实验上观察到的α衰变半衰期随α粒子能量变化而剧烈变化的规律。利用势垒穿透来解释 α衰变是用量子力学研究原子核的最早成就之一。

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