2) масса уменьшается на 4, атомный номер уменьшается на 2
3) масса не меняется, атомный номер не меняется (+)
4) масса не меняется, атомный номер увеличивается на 1
При гамма-распаде возбужденное атомное ядро переходит на более низкий энергетический уровень, испуская гамма-квант — фотон электромагнитного излучения высокой энергии. При этом состав ядра не изменяется: число протонов и нейтронов остается прежним. Поэтому атомный номер Z, определяющий химический элемент, и массовое число A = Z + N сохраняются.
В тестовых заданиях под массой обычно подразумевается массовое число, поэтому правильным является утверждение о неизменности обоих параметров. Физическая масса ядра после испускания фотона уменьшается на величину, эквивалентную энергии гамма-кванта по соотношению Δm = Eγ/c2`, но это не приводит к изменению нуклидного состава и не отражается в массовом числе. Гамма-переход часто завершает альфа- или бета-распад, устраняя избыток энергии у образовавшегося возбужденного дочернего ядра.
Гамма-излучение характеризуется дискретными энергиями фотонов, специфичными для энергетических уровней конкретного нуклида, что используется в гамма-спектрометрии и радионуклидной диагностике. В отличие от корпускулярных распадов, гамма-переход не вызывает трансмутации элемента: изменяется только энергетическое состояние ядра, например переход из метастабильного состояния в основное.
| Вид ядерного превращения | Испускаемая частица или процесс | Изменение массового числа A | Изменение атомного номера Z | Основной результат |
|---|---|---|---|---|
| Гамма-распад | γ-квант | Не изменяется | Не изменяется | Переход возбужденного ядра на более низкий энергетический уровень |
| Альфа-распад | Ядро 4He | Уменьшается на 4 | Уменьшается на 2 | Образование нового химического элемента |
| Бета-минус-распад | Электрон и антинейтрино | Не изменяется | Увеличивается на 1 | Нейтрон превращается в протон |
| Бета-плюс-распад | Позитрон и нейтрино | Не изменяется | Уменьшается на 1 | Протон превращается в нейтрон |
| Электронный захват | Захват орбитального электрона, испускание нейтрино | Не изменяется | Уменьшается на 1 | Протон превращается в нейтрон; возможны характеристическое рентгеновское излучение и оже-электроны |
| Испускание нейтрона | Свободный нейтрон | Уменьшается на 1 | Не изменяется | Сохранение химического элемента при уменьшении массового числа |
Ключевой критерий гамма-распада — отсутствие изменения числа протонов и нуклонов при снижении энергии ядра. В нуклидной записи исходный и конечный нуклиды имеют одинаковые A и Z, но различаются энергетическим состоянием. Практически гамма-излучение регистрируют по характерным линиям энергетического спектра. Следовательно, отмеченный вариант правильно отражает сохранение массового числа и атомного номера.