Електронне захоплення

Ілюстраця двох фаз електронного захвату

Електро́нне захо́плення (захо́плення електро́на) — ядерна реакція, під час якої один із протонів ядра об'єднується з електроном внутрішньої оболонки атома, утворюючи нейтрон. Ця реакція супроводжується випромінюванням нейтрино для збереження лептонного заряду.

Абстрактна схема реакції:

p +  e⁻
 →  n +  ν
_e

Однак ця схема є тільки абстрактною, оскільки в реакції беруть участь інші нуклони ядра, між вільними протонами й електронами вона не відбувається.

Електронний захват можливий для певного набору ізотопів, багатих протонами і бідних нейтронами. Внаслідок цієї реакції зарядове число зменшується на 1, й утворюється ізотоп іншого хімічного елемента. Наприклад

²⁶Al+ e⁻
 → ²⁶Mg +  ν
_e.

Ядро нового елемента може перебувати в збудженому стані, і з ним можуть надалі відбуватися інші перетворення: наприклад, випромінювання гамма-кванта з переходом в основний стан. Електронна система атома при захваті завжди переходить у збуджений стан, оскільки їй бракує одного електрона на внутрішній оболонці. Надалі вона релаксує в основний стан: електрон із зовнішньої оболонки заповнює вільний рівень на внутрішній оболонці, здебільшого, з випромінюванням кванта рентгенівського випромінювання. Можливий також Оже-процес із передачею енергії іншому електрону, який залишає атом.

Історія

Теоретично можливість електронного захвату розглянув Джан-Карло Вік у роботі 1934 року, потім теорію доповнювали Хідекі Юкава та інші. Експериментально захват K-електрона уперше спостерігав Луїс Альварес на ядрі ванадію-49(інші мови)^[1][2][3]. Альварес продовжив експерименти з електронним захватом на ядрі галію-67(інші мови) та інших^[1][4][5].

Приклади

До нуклідів, для яких відомі реакції електронного захвату, належать:

Радіоізотоп	Півперіод
^7Be	53,28 доби
^37Ar	35,0 діб
^41Ca^[en]	1,03× 10^5 років
^44Ti	52 роки
^49V^[en]	337 діб
^51Cr^[en]	27,7 доби
^53Mn^[en]	3,7× 10^6 років
^55Fe	2,6 року
^57Co^[en]	271,8 діб
^56Ni	6,10 доби
^67Ga^[en]	3,260 доби
^68Ge	270,8 доби
^72Se^[en]	8,5 доби

Див. також

• Бета-розпад
• Ефект Оже
• Позитронний розпад

Примітки

1. pp. 11–12, K-Electron Capture by Nuclei, Emilio Segré, chapter 3 in Discovering Alvarez: selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues, Luis W. Alvarez and W. Peter Trower, University of Chicago Press, 1987, ISBN 0-226-81304-5.
2. Luis Alvarez, The Nobel Prize in Physics 1968 [Архівовано 15 листопада 2015 у Wayback Machine.], biography, nobelprize.org. Accessed on line October 7, 2009.
3. Nuclear K Electron Capture, Luis W. Alvarez, Physical Review 52 (1937), pp. 134–135, doi:10.1103/PhysRev.52.134.
4. Electron Capture and Internal Conversion in Gallium 67, Luis W. Alvarez, Physical Review 53 (1937), p. 606, doi:10.1103/PhysRev.53.606.
5. The Capture of Orbital Electrons by Nuclei, Luis W. Alvarez, Physical Review 54 (October 1, 1938), pp. 486–497, doi:10.1103/PhysRev.54.486.

Портал «Фізика»