Яка кількість α- і β-розпадів потрібна, щоб Протактиній 91Pa 231 перетворився в Торій 90Th?

Для того чтобы ответить на ваш вопрос, нам необходимо знать срок полураспада обоих изотопов: Протактиния-231 (231Pa) и Тория-230 (230Th). Давайте воспользуемся следующими данными:

Срок полураспада Протактиния-231 составляет примерно 32 760 лет, а срок полураспада Тория-230 составляет около 75 380 лет.

Обычно мы используем формулу полураспада для определения количества оригинального вещества, оставшегося после определенного количества полураспадов. Однако, в нашем случае, мы хотим определить количество полураспадов, необходимых для превращения 231Pa в 230Th.

У нас есть два типа распада: α-распад и β-распад. Чтобы решить задачу, мы должны использовать соотношения между α- и β-распадами для этих изотопов.

Протактиний-231 претерпевает α-распад, при котором ядро протактиния испускает ядро гелия-4 (4He), что приводит к уменьшению номера атомного заряда на 2 и массового числа на 4:
\[ ^{231}Pa \rightarrow ^{4}He + ^{227}Ac \]

Таким образом, каждый α-распад приводит к уменьшению номера атомного заряда на 2.

Торий-230 претерпевает β-распад, при котором происходит превращение нейтрона в протон и эмиссия электрона (электронного анти-нейтрино):
\[ ^{230}Th \rightarrow ^{230}Pa + e^{-} + \bar{\nu_e} \]

Этот процесс приводит к увеличению номера атомного заряда на 1.

Теперь мы можем рассмотреть оригинальную задачу. У нас есть 231Pa, и мы хотим превратить его в 230Th. Для этого нам нужно изменить атомный номер на -1 (уменьшить его на 1) и массовое число на -4 (уменьшить его на 4). Мы можем достичь этого, используя 1 α-распад и 1 β-распад:

\[ ^{231}Pa \rightarrow ^{4}He + ^{227}Ac \]
\[ ^{227}Ac \rightarrow ^{227}Th + e^{-} + \bar{\nu_e} \]

Итак, нам потребуется 1 α-распад и 1 β-распад, чтобы превратить 231Pa в 230Th. Пожалуйста, обратите внимание, что методология и калькуляции использовались для упрощения понимания процесса на уровне школьного курса. На самом деле, процесс полураспада более сложный и может варьироваться в реальных условиях.