Кластерная радиоактивность

Кла́стерная радиоакти́вность, кластерный распад — явление самопроизвольного испускания ядрами ядерных фрагментов (кластеров) тяжелее, чем α-частица.

В настоящее время экспериментально обнаружено 25 ядер от ¹¹⁴Ba до ²⁴¹Аm (почти все они — тяжёлые), испускающих из основных состояний кластеры типа ¹⁴С, ²⁰О, ²⁴Ne, ²⁶Ne, ²⁸Mg, ³⁰Mg, ³²Si и ³⁴Si. Энергии относительного движения вылетающего кластера и дочернего ядра Q меняются от 28 до 94 МэВ и во всех случаях оказываются заметно меньшими высоты потенциального барьера V_B. Таким образом, кластерный распад, как и альфа-распад, обусловлен туннельным эффектом — запрещённым в классической физике прохождением частицы сквозь потенциальный барьер.

Кластерный распад можно рассматривать как процесс, в некотором смысле промежуточный между альфа-распадом и спонтанным делением ядра.

Кластерная радиоактивность была открыта в 1984 году исследователями Оксфордского университета, которые зарегистрировали испускание ядра углерода ¹⁴C ядром радия ²²³Ra, происходившее в среднем один раз на миллиард (10⁹) альфа-распадов.

Известные кластерные распады и их вероятность по отношению к основной моде распада материнского ядра приведены в таблице.

Материнское ядро	Вылетающий кластер	Относительная вероятность распада
114Ba	12C	~3,0⋅10−5
221Fr	14C	8,14⋅10−13
221Ra	14C	1⋅10−12
222Ra	14C	3,07⋅10−10
223Ra	14C	8,5⋅10−10
224Ra	14C	6,1⋅10−10
226Ra	14C	2,9⋅10−11
225Ac	14C	6⋅10−12
228Th	20O Ne	1⋅10−13  ?
230Th	24Ne	5,6⋅10−13
231Pa	23F 24Ne	9,97⋅10−15 1,34⋅10−11
232U	24Ne 28Mg	2⋅10−12 1,18⋅10−13
233U	24Ne 25Ne 28Mg	7⋅10−13   1,3⋅10−15
234U	28Mg 24Ne 26Ne	1⋅10−13 9⋅10−14
235U	24Ne 25Ne 28Mg 29Mg	8⋅10−12   1,8⋅10−12
236U	24Ne 26Ne 28Mg 30Mg	9⋅10−12   2⋅10−13
236Pu	28Mg	2⋅10−14
238Pu	32Si 28Mg 30Mg	1,38⋅10−16 5,62x10−17
240Pu	34Si	6⋅10−15
237Np	30Mg	1,8⋅10−14
241Am	34Si	2,6⋅10−13
242Cm	34Si	1⋅10−16

Кластерный распад кинематически разрешён для гораздо большего числа тяжёлых изотопов, однако вероятность в большинстве случаев настолько мала, что находится за пределами достижимости для реальных экспериментов. Это вызвано экспоненциальным уменьшением проницаемости потенциального барьера при росте его ширины и/или высоты.

См. также

• Радиоактивность