Förgreningsfaktor (fysik)

Förgreningsfaktorn  är den relativa sannolikheten för sönderfall av ett kvantmekaniskt system (partikel, atomkärna, exciterat tillstånd av en atom eller molekyl, etc.) längs en given sönderfallskanal [1] [2] . Förgreningsfaktorn är lika med förhållandet mellan den partiella avklingningskonstanten för en given kanal och den totala avklingningskonstanten: r i = λ i / λ . Till exempel kan radioaktivt kalium-40 genomgå radioaktivt sönderfall genom tre kanaler [3] :

• beta minus sönderfall ( 40 K → 40 Ca + e − + ν e ),
• elektronisk infångning ( 40 K + e − → 40 Ar + ν e ),
• positronsönderfall ( 40 K → 40 Ar + e + + ν e ).

Den första avklingningskanalen kännetecknas av en förgreningsfaktor på 89,28 ± 0,13 % . För de två sista kanalerna (med bildning av argon-40) är den totala uppmätta förgreningsfaktorn 10,72 ± 0,13 % . Det är också känt att förgreningsfaktorn för den tredje sällsynta kanalen är 0,001 %. Sålunda, av 100 000 sönderfall av kalium-40 sker i genomsnitt cirka 89 280 sönderfall med emission av en elektron, cirka 10 720 sönderfall med infångning av en orbital elektron och endast ett sönderfall med emission av en positron.

Att känna till förgreningskoefficienterna r i och den totala halveringstiden T 1/2 av systemet gör det möjligt att för en viss sönderfallskanal bestämma den partiella halveringstiden T ( i )
1/2(eller partiell livslängd τ i = 1 / λ i = T( i )
1/2/ ln2 ):

där τ = 1 / λ är den totala livslängden för systemet när avklingningar genom alla kanaler beaktas. Uppenbarligen är den partiella halveringstiden alltid större än eller lika med den totala halveringstiden (eftersom förgreningsfaktorn, som alla sannolikheter, per definition är ett tal mellan noll och ett). Halveringstiden för kalium-40 är således 1,248 miljarder år [3] ; därför är den partiella halveringstiden för β −- kanalen lika med T(β − )
1/2T _ _ _ _ _ _(εe + )
1/2= T 1/2 / 0,1072 ≈ 11,64 miljarder år .

Anteckningar

1. ↑ IUPAC Gold Book internetupplaga: " förgrenande fraktion ".
2. ↑ Förgreningsfaktor // TERMOATOM. Terminologisk ordbok om atomvetenskap och teknik. Arkiverad 17 juni 2022 på Wayback Machine NATIONAL RESEARCH NUCLEAR UNIVERSITY MEPhI. Russian National INIS Center - IAEA, Moskva, 2019
3. ↑ 1 2 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-utvärderingen av nukleära egenskaper  // Kinesisk fysik  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .