Альфа - розпад
- розпадом називається випускання ядрами деяких хімічних елементів 
- частинок.
Альфа-випромінювання відхиляється електричними і магнітними полями, має високу іонізуючу здатність і малу проникну здатність (поглинається шаром алюмінію завтовшки ~ 0,05 мм). - випромінювання – це потік іонізованих атомів гелію. Заряд - частинки дорівнює +2е, а маса рівна масі ядра ізотопа гелію 
.
Відомо більше ніж дві сотні - активних ядер, в основному важких елементів 
. Лише невелика група - активних ядер знаходиться в області з масовими числами А=140-160 (рідкісноземельні).
Всередині важких ядер утворюються - частинки, кожна з яких складається з двох протонів і двох нейтронів. Відокремленню цих чотирьох нуклонів сприяє властивість насичення ядерних сил. Можливість - розпаду викликана тим, що маса материнського ядра 
більша від суми мас дочірнього ядра 
і - частинки.
.
Отже, при - розпаді виділяється енергія
.
Енергія - розпаду 
виділяється у вигляді кінетичної енергії продуктів розпаду: - частинки і дочірнього ядра. Кінетична енергія між ними розподіляється обернено пропорційно до їх маси, тому практично всю енергію розпаду отримує - частинка.
В ядрі - частинок немає, вони утворюються з чотирьох нуклонів лише в момент - розпаду.
Здійсненню - розпаду перешкоджає значний кулонівський потенціальний бар’єр 
, який виник при утворенні ядра. Значення 
в декілька разів перевищує різницю енергій 
між початковим і кінцевими станами системи при - розпаді (рис 338).
- частинка вилітає з ядра, проходячи крізь заборонену зону, завдяки тунельному ефекту, який характеризується певною прозорістю потенціального бар’єра.
.
Ця формула свідчить про велику чутливість прозорості бар’єра до найменших змін енергії - частинки, що перебуває всередині потенціальної ями. Навіть незначні зміни в значеннях E приводять до того, що величина D буде дуже змінюватись. Цим пояснюються великі відмінності в періодах піврозпаду - випромінювачів – від 
років до 
с при порівняно невеликому зростанні енергії - частинок .
Знайдемо зв’язок між сталою розпаду 
і прозорістю D потенціального бар’єру для -частинки. Заради спрощення замінимо реальний бар’єр прямокутним бар’єром довжиною L. В цьому випадку
,
де n – число ударів - частинок об стінку бар’єра за одиницю часу і 
, де 
– швидкість - частинки в ядрі. Величина L=R, де R – радіус ядра. Тоді у випадку прямокутного бар’єра дістанемо
Ця формула свідчить про існування залежності між сталою розпаду і початковою енергією - частинки.
Дослідження кривих питомої іонізації, яку здійснюють - частинки в різних газах, показало, що залежність кількості - частинок N від довжини відрізків шляху R, які ці частинки проходять у певній речовині, зображується кривою, поданою на рис. 339. До деякого значення 
кількість частинок залишається майже сталою. Потім кількість частинок, які пройшли шлях 
, швидко спадає. Довжини пробігів - частинок мало відрізняються від деякої величини 
, що є експериментальним значенням пробігу -частинок. Проходячи через речовину, - частинка витрачає свою енергію на непружні зіткнення з атомами, переважно на їх іонізацію. Очевидно, що довжина пробігу - частинки повинна залежати від її початкової енергії. Дослідним шляхом Гейгер знайшов емпіричну формулу, яка пов’язує початкову швидкість 
- частинки з її пробігом 
у повітрі при 
:
, 
,
де b – деяка стала.
Г. Гейгер і Дж. Неттол на підставі аналізу численних дослідів установили співвідношення, яке називають законом Гейгера-Неттола:
чим менший період піврозпаду 
або більша стала розпаду радіоактивного елементу, тим більший пробіг - частинок, які він випускає.
Закон Гейгера-Неттола записують формулою
або 
,
– емпіричні константи.
Дослідження показують, що здебільшого ядра випромінюють не одну, а кілька груп - частинок, енергії яких утворюють дискретний спектр. Його називають тонкою структурою - спектра. На рис. 340 показано схематичне пояснення виникнення різних груп - частинок, що випромінюються при розпаді ядра 
. Зліва на рисунку наведено енергетичні рівні дочірнього ядра 
.
У збуджених станах дочірнє ядро знаходиться доволі малий проміжок часу 
і переходить у стани з меншою енергією або в основний стан. При цьому відбувається випромінювання фотонів. На рис. 340 показано виникнення 
- фотонів шести різних енергій.
Бета - розпад
- розпадом називається процес самочинного перетворення нестабільного ядра в ядро-ізобар із зарядом, який відмінний на 
, за рахунок випускання електрона (позитрона) або захоплення електрона.
Період піврозпаду - радіоактивних ядер змінюється від 
до 
років. Енергія - розпаду знаходиться в межах від 
(для 
) до 
(для 
).
- випромінювання відхиляється електричними і магнітними полями; його іонізуюча здатність значно менша (приблизно на два порядки), а проникна здатність значно більша (поглинається шаром алюмінію 2 мм), ніж у - частинок. - випромінювання – це потік швидких електронів.
Терміном b - розпад називають три типи ядерних перетворень: електронний 
- розпад, позитронний 
- розпад, а також електронне захоплення (
або 
- захоплення).
Явище електронного - розпаду відбувається за правилом зміщення
і супроводжується випромінюванням електрона. Електрони, що випромінюються в процесі - розпаду, мають широкий спектр енергій від нуля до деякого максимального значення (рис. 341).
При розпаді кількість нуклонів в ядрі не змінюється. Однак, якщо з ядра випромінюється електрон, який має спін 
, то спін ядра повинен змінитися на . Таке неузгодження спіну ядра до і після розпаду, а також наявність суцільного
енергетичного спектра випромінюваних електронів привели В. Паулі до гіпотези (1931 р.) про те, що при - розпаді разом з електроном випускається ще одна нейтральна частинка – нейтрино. Нейтрино має нульовий заряд, спін 
і нульову масу спокою. Нейтрино позначають 
.
Проте виявилось, що при - розпаді випускається не нейтрино, а антинейтрино, (античастинка за відношенням до нейтрино, яка позначається 
).
Гіпотеза про існування нейтрино дала змогу Е. Фермі створити теорію - розпаду (1934), а через 20 років (1956 р.) нейтрино було виявлено експериментально. Такі довгі пошуки нейтрино пов’язані з відсутністю у цієї частинки заряду та маси спокою, а також тим, що іонізуюча здатність нейтрино надзвичайно мала (один акт іонізації припадає на пробіг 500 км в повітрі), а проникна здатність – дуже висока (пробіг нейтрино з енергією 1 МеВ в свинцю порядку 
м).
Для експериментального виявлення нейтрино використовували метод, який ґрунтується на тому, що в ядерних реакціях виконується закон збереження імпульсу.
Введення нейтрино дозволило пояснити не лише збереження спіна ядра, а й неперервність енергетичного спектра випромінюваних електронів. Суцільний спектр - частинок зумовлений розподілом енергії між електронами і антинейтрино, причому сума енергій обох частинок становить 
.
Оскільки при - розпаді кількість нуклонів в ядрі не змінюється, а Z збільшується на одиницю, то єдиний шлях, яким може відбуватись цей процес, це перетворення одного з нейтронів ядра в протон з одночасним утворенням електрона і антинейтрино:
.
Цей процес супроводжується виконанням законів збереження електричних зарядів, імпульсу і масових чисел.
Прикладом - розпаду може бути така реакція:
.
Явище - розпаду характерне лише для штучно радіоактивних ядер і було вперше виявлено Фредериком та Ірен Жоліо-Кюрі при бомбардуванні різних ядер - частинками. Цей вид радіоактивного розпаду відбувається за таким правилом зміщення:
.
Прикладом - розпаду може бути така реакція перетворення азоту 
у вуглець 
:
.
Процес - розпаду проходить за такою схемою: один з протонів ядра перетворюється у нейтрон, випромінюючи при цьому позитрон і нейтрино:
.
Оскільки маса спокою протона менша, ніж маса спокою нейтрона, то для вільного протона реакція відбуватися не може. Однак для протона, який знаходиться в ядрі, внаслідок ядерної взаємодії частинок, ця реакція є енергетично можливою.
Позитрон - 
– частинка з масою спокою, яка точно дорівнює масі спокою електрона, спіном , і яка має додатний електричний заряд +е.
Позитрони можуть народжуватись при взаємодії - квантів великих енергій 
з речовиною. Цей процес відбувається за схемою
.
Для багатьох ядер перетворення протона в нейтрон, крім описаного вище процесу, може відбуватись через електронне захоплення, або е - захоплення, при якому ядро спонтанно захоплює електрон з однієї із внутрішніх оболонок атома, випускаючи нейтрино:
.
Необхідність появи нейтрино випливає із закону збереження спіна. Схема е -захоплення:
,
тобто один з протонів ядра перетворюється у нейтрон, заряд ядра зменшується на одиницю і воно зміщується вліво, так само, як і при позитронному розпаді.
Електронне захоплення супроводжується характеристичним рентгенівським випромінюванням, що виникає при заповненні вакансій, які утворюються в електронній оболонці атома. При е -захопленні, крім нейтрино, ніякі інші частинки не випромінюються. Прикладом електронного захоплення може служити перетворення радіоактивного ядра берилію у стабільне ядро літію:
.
