Quá trình phân rã phóng xạ tuân theo các quy luật chung của vật lý đó là các định luật bảo toàn năng lượng toàn phần, xung lượng, mômen xung lượng, điện tích, …Ngoài ra còn tuân theo các định luật biến đổi hạt nhân như: bảo toàn số nuclon, bảo toàn Spin, tính chẵn lẻ,…
- Trong phóng xạ tự nhiên hạt nhân ban đầu gọi là hạt nhân mẹ còn các hạt mới sinh ra sau gọi là hạt nhân con. Dựa vào các định luật bảo toàn trên xét các quá trình biến đổi của hạt nhân mẹ thành các hạt nhân con trong từng loại phân rã a, b, g được diễn tả theo các quy luật dịch chuyển sau đây:
1.Phân rã α Theo qui tắc: (3-1) 2.Phân rã : 3. Phóng xạ : Ví dụ: β- theo qui tắc: (3-2) β+ theo qui tắc: (3-3) (3-4) Họ phóng xạ. 1.CÁC HỌ PHÓNG XẠ:
Chúng ta biết rằng trong quá trình phân rã của hạt nhân, thì từ một hạt nhân không bền phân rã thành một hạt nhân khác, hạt nhân này cũng lại không bền và tiếp tục phân rã. Quá trình như vậy có thể xảy ra ở một số hạt nhân và được kết thúc bằng một đồng vị bền.
Tập hợp tất cả các hạt nhân, trong một chuỗi phân rã liên tiếp xuất phát từ một hạt nhân không bền đầu tiên cho tới hạt nhân cuối cùng được gọi là họ phóng xạ.
Chúng ta đã biết rằng hiện tượng phóng xạ đã xảy ra cùng với sự hình thành của trái đất, hay nói rộng hơn là từ sự hình thành vũ trụ, trong đó số lượng hạt
nhân không bền có thể xảy ra phóng xạ được hình thành với các lượng khác nhau. Những hạt nhân không bền nào có thời gian sống lớn hơn tuổi vũ trụ thì
hiện nay nó chưa phân rã hết và đang tiếp tục phân rã. Đó là trường hợp của những hạt nhân nguyên tố cực nặng, đứng đầu 3 họ phóng xạ vẫn đang tồn tại, ba họ phóng xạ dó bao gồm: họ Thori , họ Urani và họ actini , cả ba họ phóng xạ trên đều kế thúc ở một đồng vị bền của chì tương ứng là:
.
Họ Thori bắt đầu từ : có số khối A= 232, phân rã α liên tục. Vì vậy bất kỳ hạt nhân trung gian nào thuộc họ Thori cũng có số khối A=4n trong đó n là số nguyên.
Họ Urani có số khối A= 238, cũng phân rã α liên tục. Vì vậy các hạt nhân trung gian thuộc họ này cũng có số khối A=4n+2
Họ Actini có số khối A= 235, phân rã α liên tục và số khối của các hạt nhân trung gian A=4n+3.
Từ công thức trên ta nhận thấy sẽ thiếu hụt một họ phóng xạ mà các hạt nhân trong họ đó có số khối tuân theo công thức: A=4n +1. Tuy nhiên trong thực tế không còn tồn tại họ phóng xạ này, lý do được giải thích là chu kỳ bán rã của các nguyên tố trong họ này nhỏ hơn rất nhiều so với tuổi vũ trụ, do vậy mà họ này bị phân rã hết. và họ này có nguyên tố đứng đầu là Neptuni , có chu kỳ bán rã T = 2,14.106 năm.
Sơ đồ cụ thể của một họ phóng xạ được mô tử như sau:
Một số hạt nhân có thể phân rã α theo hai cách hoặc là trực tiếp phân rã α rồi sau đoá phân rã β- hoặc là phân rã β+ rồi sau đó phân rã α. Tuy nhiên hai cách phân rã khác nhau đó dẫn đến một hạt nhân cuối cùng là đồng vị bền của chì ***. Ta có bảng tóm tắt về 4 họ phóng xạ: Họ Số khối Số thành phần trong họ Hạt nhân đứng đầu họ Hạt nhân cuối cùng họ Chu kỳ bán rã Thori 4n 12 1,41.1010 Neptuni 4N +1 13 2,41.106 Urani 4n +2 18 4,51.109