Dlaczego rad-226 rozpada się akurat do radonu-222 i helu-4, a nie inaczej? Dlaczego jest to akurat rozpad alfa, a nie rozpad innego rodzaju? Czy rad-226 może się rozpaść na inne pierwiastki?
Dlaczego rad-226 rozpada się akurat do radonu-222 i helu-4, a nie inaczej? Dlaczego jest to akurat rozpad alfa, a nie rozpad innego rodzaju? Czy rad-226 może się rozpaść na inne pierwiastki?
Spontaniczne przemiany jądrowe zachodzą tylko wtedy, kiedy są możliwe energetycznie. To znaczy, że stan przed rozpadem jest stanem o większej energii niż stan po rozpadzie. Można sobie wyobrazić to w ten sposób, że mamy górkę, w górce robimy dołek, ale na tyle płytki, że jego dno jest wyżej niż podstawa wzniesienia. Jeżeli włożymy do środka dołka kulkę, będzie ona tam stabilnie tkwiła, pomimo iż u podstawy górki energia potencjalna jest niższa. Nie będzie sama w stanie wyskoczyć z dołka. A jednak w mikroświecie, gdzie mechanika kwantowa pokazuje swoją naturę w pełnej krasie, taka rzecz jest możliwa – kulka może przetunelować przez ściankę, ale tylko wtedy kiedy za nią jest stan o niższej energii.
Masa radu-226 jest większa niż suma mas radonu-222 i helu-4 i ta różnica wydziela się pod postacią energii kinetycznej produktów rozpadu. W przypadku radonu-226 szanse rozpadu (tunelowania) są niezbyt duże i trwa to tysiące lat. W innych przypadkach, na przykład kolejnego izotopu w naturalnie występującym szeregu uranowym (do którego należy rad-226), polonu-214 są to ułamki mikrosekund, a u prekursora tego łańcucha – uranu-238 – dla odmiany miliardy lat. Im grubsza ścianka do przetunelowania i im mniejsza różnica poziomów, tym mniejsze prawdopodobieństwo zajścia ma proces rozpadu.
Wiele jąder potrafi ulegać rozpadom na więcej niż jeden sposób, jeżeli tylko jest to możliwe energetycznie. W przypadku gdy mają zbyt dużo lub zbyt mało neutronów na przykład ulegają przemianom beta, które powodują zamianę neutronu w proton, lub odwrotnie. Rad-226 ma akurat stosunek liczby protonów do neutronów jak najlepszy – jakakolwiek zamiana nie jest możliwa energetycznie. Ale możliwy jest inny, bardzo rzadki proces, emisji węgla-14. Przebiega on zupełnie tak jak rozpad alfa, ale z jądra emitowany jest nie hel-4, a węgiel-14, a końcowym produktem jest ołów-212. Prawdopodobieństwo zajścia tego typu rozpadu, w stosunku do rozpadu alfa, jest równe 3.2*10-9, czyli jest miliard razy mniejsze.