自發裂變

自發裂變  是一種放射性衰變 ， 只發生於原子量高的化學元素 。 由於元素的核結合能在原子量約爲58個原子質量單位 （ u ） 時最高 ， 因此更高質量的原子核會自發性分裂爲較小的數個原子核 ， 以及一些單獨的核子 。 由於裂變形成的產物原子核有限制 ， 所以在一些原子量大於92原子質量單位 （ a.m.u ） 的原子核也理論上能夠進行自發裂變 ， 而其自發裂變的概率隨著原子量的上升而增加 。 理論上能夠自發裂變的最輕自然核素爲鈮 - 93和鉬 - 94 （ 原子序分別爲41和42 ） 。 在自然產生的鈮和鉬同位素中卻沒有觀察到自發裂變 。 它們一般是穩定同位素 （ 在中 ， 質量數A大於等於93的核素理論上都可以自發裂變 （ 包括alpha衰變 ） 。 時長允許觀察的自發裂變只發生在原子量爲232 a.m.u.或以上的原子核 。 其中最輕的同位素爲釷 - 232 ， 其半衰期大於宇宙的年齡 。 釷 - 232是仍存有進行自發裂變的證據的最輕原始核素 。 已知元素中 ， 最容易進行自發裂變的是高原子序的錒系元素中擁有奇數原子序的鍆和鐒 ， 以及一些錒系後元素 ， 如鑪 。 自然存在的釷 、 鈾 - 235及鈾 - 238雖然少有地發生自發裂變 ， 但絕大多數時間進行α衰變或β衰變 。 因此這些同位素的自發裂變幾乎可以忽略 ， 只在使用衰變分支比計算元素的放射性時用到 。 要計算一種原子核是否能自發裂變 ， 並其發生時長足夠短以允許現行方法進行觀測 ， 能用以下公式約算 ： 其中Z爲原子序而A爲原子量 。 顧名思義 ， 自發裂變產物與核裂變所產生的相同 。 但是正如其他形式的核衰變 ， 自發裂變是由於量子隧穿效應 ， 而不像核裂變般需中子或其他粒子進行撞擊 。 自發裂變和核裂變一樣產生中子 ， 因此如果達到了臨界質量 ， 自發裂變能夠初始自我維持的連鎖反應 。 另外 ， 明顯發生自發裂變的放射性同位素能作爲中子源 。 例如鉲 - 252 （ 半衰期 2.645 年 ， 自發裂變分支比約爲 3.1 % ） 便有此應用 。 所產生的中子能用以檢查航空行李中是否藏有爆炸品 ， 或測量高速公路及建築物土質的溼度 。 如果自發裂變所減少的原子核數量是可忽略的 ， 那該過程能準確地模擬爲泊松分佈 。 在這種情況下 ， 短時段內發生自發裂變的概率與時長大約成正比 。 鈾 - 238和鈾 - 235自發衰變時 ， 衰變碎片會在含鈾礦物晶體結構中留下破壞的痕跡 。 這些痕跡稱爲 「 裂變徑跡 」 ， 是放射性定年法中裂變徑跡定年法的基礎 。