Decadimento di un nucleo instabile e energia di disintegrazione

Il decadimento di un nucleo instabile

Sia i nuclei di elio che costituiscono i raggi a sia gli elettroni che costituiscono i raggi p provengono dai nuclei degli isotopi radioattivi.
Quando un nucleo emette una di queste particelle, cioè, come si dice, compie un decadimento α o un decadimento β, esso subisce una trasmutazione, trasformandosi nel nucleo di un altro elemento. L'emissione di raggi è un processo secondario che accompagna l'emissione corpuscolare. Infatti, similmente all'energia degli atomi, anche quella dei nuclei è quantizzata, e in molti casi i nuclei prodotti dai decadimenti α e β si trovano in uno stato eccitato. Perciò, nel portarsi nello stato fondamentale, emettono un fotone di energia uguale alla differenza fra i livelli di partenza e di arrivo: essendo il livello fondamentale nucleare separato dai livelli eccitaci da distanze dell'ordine del MeV, il fotone emesso appartiene alla regione spettrale dei raggi y.

L'energia di disintegrazione

Nelle due reazioni nucleari appena descritte viene sempre liberata una certa quantità Q di energia, detta energia di disintegrazione.
Nel decadimento a, per esempio, tale energia compare sotto forma di energia cinetica del nucleo di elio e del nucleo residuo, che rincula come un'arma da fuoco. Per l'equivalenza fra massa ed energia, essa deriva dalla differenza fra la massa mx del nucleo originario e la somma delle masse my e mHe dei due nuclei prodotti risulta:

Q=(mx — my — mHe)c2