Factorul de ramificare (fizică)

Factorul de ramificare este probabilitatea  relativă de dezintegrare a unui sistem mecanic cuantic (particulă, nucleu atomic, starea excitată a unui atom sau a unei molecule etc.) de-a lungul unui canal de dezintegrare dat [1] [2] . Factorul de ramificare este egal cu raportul dintre constanta de dezintegrare parțială pentru un canal dat și constanta de dezintegrare totală: r i = λ i / λ . De exemplu, potasiul-40 radioactiv poate suferi dezintegrare radioactivă prin trei canale [3] :

• dezintegrarea beta minus ( 40 K → 40 Ca + e − + ν e ),
• captura electronică ( 40 K + e − → 40 Ar + ν e ),
• dezintegrarea pozitronilor ( 40 K → 40 Ar + e + + ν e ).

Primul canal de dezintegrare este caracterizat de un factor de ramificare de 89,28 ± 0,13% . Pentru ultimele două canale (cu formarea de argon-40), factorul de ramificare total măsurat este de 10,72 ± 0,13% . De asemenea, se știe că factorul de ramificare pentru al treilea canal, cel mai rar, este de 0,001%. Astfel, din 100.000 de dezintegrari ale potasiului-40, în medie, aproximativ 89.280 de dezintegrari au loc cu emisia unui electron, aproximativ 10.720 dezintegrari cu captarea unui electron orbital și doar o dezintegrare cu emisia unui pozitron.

Cunoașterea coeficienților de ramificare r i și a timpului de înjumătățire total T 1/2 a sistemului face posibilă determinarea timpului de înjumătățire parțial T pentru un anumit canal de dezintegrare. ( i )
1/2(sau durata de viață parțială τ i = 1 / λ i = T( i )
1/2/ ln2 ):

unde τ = 1 / λ este durata de viață totală a sistemului atunci când sunt luate în considerare dezintegrarea prin toate canalele. În mod evident, timpul de înjumătățire parțial este întotdeauna mai mare sau egal cu timpul de înjumătățire total (deoarece factorul de ramificare, ca orice probabilitate, este prin definiție un număr între zero și unu). Astfel, timpul de înjumătățire al potasiului-40 este de 1,248 miliarde de ani [3] ; prin urmare, timpul de înjumătățire parțial al canalului β - este egal cu T(β − )
1/2T _ _ _ _ _ _(εe + )
1/2= T 1/2 / 0,1072 ≈ 11,64 miliarde de ani .

Note

1. ↑ Ediția internet IUPAC Gold Book : „ fracție de ramificare ”.
2. ↑ Factorul de ramificare // TERMOATOM. Dicționar terminologic de știință și tehnologie atomică. Arhivat 17 iunie 2022 la Wayback Machine NATIONAL RESEARCH NUCLEAR UNIVERSITY MEPhI. Centrul Național INIS al Rusiei - AIEA, Moscova, 2019
3. ↑ 1 2 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Evaluarea Nubase2020 a proprietăților nucleare  // Chinese Physics  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .