Кратко — какие механизмы и как их проверить.
Механизмы, способные менять период полураспада при сильном электронном окружении в металлической решётке:
- Изменение плотности электронной волновой функции вблизи ядра (важно для захвата электронов, EC). Скорость EC пропорциональна плотности s‑электронов в нуле: ${\lambda }_{EC}\propto |\psi (0){|}^2$. Соответственно $\Delta {\lambda }_{EC}/{\lambda }_{EC}=\Delta |\psi (0){|}^2/|\psi (0){|}^2$.
- Сдвиг эффективной Q‑ценности из‑за электронного экранирования (screening). Эффект выражается как смещение $Q^{\prime }=Q+U_e$ (где $U_e$ — электронный потенциал), что меняет фазовое пространство бета‑распада. Для разрешённого b‑распада приближённо $\lambda \sim Q^5$, поэтому $\Delta \lambda /\lambda \approx 5\Delta Q/Q$ (более точно надо интегрировать $\lambda \propto {\int }_0^{Q}pE(Q-E{)}^{2}F(Z,E)dE$).
- Открытие/закрытие каналов связанного бета‑распада (bound‑state β) или подавление/блокировка конечных электронных состояний (Паулиевская блокировка) при высокой заполненности зон — важно при очень малых Q (эВ–кэВ).
- Изменение кулоновского барьера (для α‑распада) через экранирование электронной оболочки и, соответственно, небольшая модификация туннельного фактора. Туннелирование чувствительно к барьеру, но $U_e$ обычно ≪ MeV, потому эффект почти всегда пренебрежимо мал.
- Коллективные/тензоровые эффекты решётки: поляризация проводящих электронов, плазмонные и фононные воздействия на матричные элементы слабого взаимодействия — обычно очень малы и требуют специфических условий (низкие температуры, сверхпроводимость) для заметного вклада.
Оценка порядка величины:
- Для EC ионных/химических эффектов наблюдали изменения до примерно процентов (пример: ${}^7$Be в разных химических окружениях ~0.1–1%).
- Для α и бета (с большим Q) типичные изменения ≪1% (часто 10^{-4}–10^{-6}), если только нет сильной ионизации/экстремальных условий.
Как экспериментально проверить (план проверок и контроль систематик):
1. Подготовка образцов:
- Внедрить той же активности изотоп в разные хосты: металлы (разные плотности электронов), изоляторы, химические соединения, сверхпроводники. Контролировать концентрацию и положение атома в решётке (имплантация, легирование).
- При возможности получить ионные состояния (холостой пучок, EBIT/трап, хранение в кольце) — сравнить полностью ионизованные и нейтральные атомы.
2. Измерение распада:
- Высокоточная хронометрия полуинтервалов и счёт гамма/β/Х‑лучей. Использовать одинаковую геометрию, калибровки детекторов, учёт живого времени, фон.
- Измерять ветвления и спектры (изменение эндпоинта β или относительной интенсивности гамм/Х‑лучей дает подсказки о смене Q или EC‑доли).
- Для EC дополнительно регистрировать рентген/аутоэлектроны от заполнения вакансий оболочки — изменение их интенсивности/времени прямо указывает на изменение EC‑скорости.
3. Варьирование условий:
- Температура (включая переход в сверхпроводящее состояние), давление, механическое напряжение — измерять зависимость периода от T, P.
- Электронная плотность: сравнить металлы с разной плотностью состояний у Ферми, или нанослои/толщина для изменения экранирования.
- Ионизация: сравнить нейтральные и значительно ионизованные состояния.
4. Теоретическая проверка и сопоставление:
- Рассчитать электронную плотность вблизи ядра методом DFT/атомных расчётов для разных хостов; получить $|\psi (0){|}^2$ и оценить ${\lambda }_{EC}$ изменение.
- Рассчитать изменение Q через электро‑потенциал $U_e$ и оценить ожидаемую $\Delta \lambda /\lambda$ через фазовый объём.
- Для тонких эффектов сделать оценку систематик и статистики: нужен большой сбор отсчётов, контроль фоновой активности, стабильность детекторов.
5. Контроль систематик:
- Параллельные стандарты (нечувствительные изотопы), слепые измерения, повторяемость и независимые методики детектирования.
- Убедиться, что изменение не вызвано химическим/материаловедческим исчезновением активности (диффузия, вымывание) — проверять концентрацию методом SIMS, RBS или XPS.
Ключевые наблюдаемые признаки механизма:
- Для EC: корреляция изменения периода с рассчитанным/измеренным $|\psi (0){|}^2$ и с интенсивностью характерных X‑лучей.
- Для screening/Q‑сдвига: сдвиг эндпоинта β или изменение фракции ветвей, соответствующее рассчитанному $\Delta Q$.
- Для ионизации/сильного воздействия: резкие изменения при переходе к сильно ионизованным состояниям (наблюдается в хранении в ионных кольцах — пример bound‑β).
Вывод (кратко): наиболее правдоподобные и измеримые эффекты — изменение скорости электронного захвата через изменение плотности s‑электронов у ядра и небольшие изменения из‑за электронного экранирования (сдвиг Q). Проверять нужно мультиподходом: имплантация в разные хосты, варьирование T/P/ионизации, точные спектральные и временные измерения и сравнение с DFT/теоретическими оценками.