Анри Рухадзе - События и люди. Издание пятое, исправленное и дополненное.

Как мы уже говорили выше, нейтрон и протон близки по массе, но нейтрон все-таки немного тяжелее (примерно на 2,5 массы электрона), и это обстоятельство дает ему принципиальную возможность превратиться в протон плюс электрон с испусканием еще одной очень легкой частицы, которая называется антинейтрино. Если нейтрон, находясь в ядре, распадается, то электрон (который в этом случае называется β -частицей) и антинейтрино вылетают за пределы ядра, а протон остается в ядре. При этом, как несложно понять, заряд ядра увеличивается на единицу и тем самым ядро передвигается вверх по таблице Менделеева («меняет фамилию»). Этот процесс называется β -распадом. Испытав последовательно несколько β -распадов, ядро перемещается на столько же клеточек вверх по таблице Менделеева. Можно спросить, а зачем ему это надо? Ответ достаточно очевиден. Как мы с вами уже видели, для стабильных ядер оптимальное нейтронно-протонное соотношение увеличивается с возрастанием номера химического элемента (а значит, и количества протонов в ядре), достигая максимума на уране. Таким образом, испытывая β -распад, нейтронно-избыточное ядро всегда стремится улучшить (с точки зрения стабильности) свое нейтронно-протонное соотношение.

Однако не следует думать, что у конкретного нейтронно-избыточного осколка имеется единственный путь улучшения своего нейтронно-протонного отношения. В ядерной физике все процессы носят вероятностный характер. Это означает, что, с одной стороны, ядра урана будут образовывать различные осколки деления, а с другой — что нейтронно-избыточный осколок в свою очередь может улучшать свое нейтронно-протонное соотношение различными путями. Вероятности всех возможностей могут быть вычислены теоретически и находятся в удовлетворительном согласии с экспериментом. Сказанное может быть проиллюстрировано следующей простой аналогией.

Предположим, что вы, катаясь на горных лыжах где-нибудь в районе Шамони или Аварьяза, поднялись по канатной дороге на вершину. Как обычно, у вас есть ряд возможностей для спуска по различным трассам. Но, начав спуск в соответствии с вашим желанием, вы уже выбрали ту долину, в которую будете спускаться. Точно так же поступает ядро, только оно согласует свой выбор не с личным желанием, а со строгими вероятностными законами. Однако некоторые из возможных каналов β -распада приводят к тому, что последовательный β -распад становится весьма затруднительным по причинам, которые мы, из-за их сложности, здесь обсуждать не будем. В нашей аналогии это эквивалентно тому, что на вашем пути оказались скалы или участок без снега. Что же в таких обстоятельствах делать нейтронно-избыточному ядру, каким образом ему избавиться от своего избытка нейтронов? Выход простой: можно излучить нейтрон (в горнолыжном случае — перебраться через препятствие, спустившись немного с помощью промежуточной канатной дороги), после чего продолжить цепочку β -распадов (то есть спуск на лыжах). Такие нейтроны называются «запаздывающими». Но запаздывающие по отношению к чему? Конечно же, к моменту первоначального деления ядра урана. Когда уран-235 поглощает медленный нейтрон, он на миг превращается в уран-236, который тотчас разваливается на два осколка. Этот процесс называется вынужденным делением и сопровождается испусканием 2,4 нейтрона. (Не будем забывать, что один нейтрон мы потратили на деление). Конечно, не надо думать, что испускается дробная часть нейтрона. Просто в одних актах деления испускается два, а в других три нейтрона, и в зависимости от этого, конечно, образуются различные осколки деления.

Нам необходимо обсудить еще один момент. Несмотря на то что как испускание нейтронов, так и β -распад приводят к изменению ядер и в этом смысле являются ядерными процессами, обусловлены они совершенно разными типами взаимодействий. Если нейтроны испускаются за счет так называемых сильных взаимодействий и происходит это, по сути, мгновенно, то β -распад обусловлен слабым взаимодействием, и это совершенно другое характерное время процессов. Очень грубо (да простят нас физики) разделение зон ответственности различных типов взаимодействий в атоме можно представить себе так: электромагнетизм отвечает за устойчивость самого атома (ядро плюс электронная оболочка); сильные — за устойчивость ядра; слабые — за устойчивость нейтрона в ядре. На самом деле, конечно же, такого разграничения полномочий нет и все перемешано, но мы в этой статье не изучаем физику.