Кла́стерний ро́зпад, кла́стерна радіоакти́вність — вид радіоактивного розпаду, явище самовільного випромінювання важкими атомними ядрами ядерних фрагментів (кластерів), важчих ніж α-частинка.
Експериментально виявлено 25 ядер від 114Ba до 241Am, що випромінюють з основних станів кластери типу 14С , 20О, 24Ne, 26Ne, 28Mg, 30Mg , 32Si і 34Si. Енергія відносного руху кластера, що вилітає, та дочірнього ядра Q лежить у межах від 28 до 94 МеВ і у всіх випадках є помітно меншою від висоти потенціального бар'єру VB. Таким чином, кластерний розпад, як і альфа-розпад, зумовлений тунельним ефектом — забороненим у класичній фізиці проходженням частинки крізь потенціальний бар'єр.
Історія відкриття Кластерна радіоактивність була відкрита в 1984 році дослідниками Оксфордського університету, які зареєстрували випускання ядра вуглецю 14C ядром радію 223Ra, що відбувалося в середньому один раз на 109 альфа-розпадів. Проте вже значно раніше зустрічалися спроби знайти в продуктах спонтанних радіоактивних розпадів важкі частинки, що перевищують за масою ядра гелію-4. Так, ще в 1914 році Ернест Резерфорд і П. Робінсон поставили перший експеримент: ними було визначено, що навіть якщо такі частки й випускаються, то їхнє число не може перевищувати 1/10 000 частини від кількості вилітаючих частинок.
Відомі канали розпаду Відомі кластерні розпади і їх ймовірність по відношенню до основної моди розпаду материнського ядра наведені в таблиці .Baum, E. M. et al. (2002). Nuclides and Isotopes: Chart of the nuclides 16th ed.. Knolls Atomic Power Laboratory (Lockheed Martin). Материнське ядроВилітаючий кластерВідносна ймовірність розпаду 12C ~3,0 14C 8,14 221Ra 14C 1 222Ra 14C 3,07 14C 8,5 224Ra 14C 6,1 226Ra 14C 2,9 225Ac 14C 6 228Th 20O Ne 1 ? 230Th 24Ne 5,6 23F 24Ne 9,97 1,34 232U 24Ne 28Mg 2 1,18 233U 24Ne 25Ne 28Mg 7 1,3 234U 28Mg 24Ne 26Ne 1 9 235U 24Ne 25Ne 28Mg 29Mg 8 1,8 236U 24Ne 26Ne 28Mg 30Mg 9 2 236Pu 28Mg 2 238Pu 32Si 28Mg 30Mg 1,38 5,62x10−17 240Pu 34Si 6 237Np 30Mg 1,8 241Am 34Si 2,6 34Si1
Кластерний розпад кінематично дозволений для набагато більшого числа важких ізотопів, однак імовірність у більшості випадків настільки мала, що знаходиться за межами досяжності для реальних експериментів. Це викликано експоненціальним зменшенням проникності потенціального бар'єру при зростанні його ширини і / або висоти.
Інші особливості кластерного розпаду Кластерний розпад можна розглядати як процес, у деякому сенсі проміжний між альфа-розпадом і спонтанним поділом ядра. Досить добре експериментально і теоретично вивчені приклади кластерного розпаду дозволяють встановити його основні закономірності: Всі відомі на сьогоднішній день ядра, схильні до кластерного розпаду, належать до області важких ядер з масовими числами А > 208. Зарядові Zf і масові Af числа дочірніх ядер, що виникають при вилітанні кластерів з важких ядер, лежать у вузьких областях: 80 <Zf <82, 206 <Af <212. Кінетична енергія частинки, що вилітає, близька до так званої кінематичної межі, це означає, що вона забирає майже всю енергію розпаду. Отже, після здійснення розпаду дочірнє ядро залишається або в основному, або в збудженому стані, але з невисокою енергією збудження Е (Е<1.5 МеВ).
Див. також Радіоактивність
Примітки
Посилання Кластерный распад — новое явление ядерной физики (стаття з соросівського журналу)