放射性元素衰变后，其核外电子会怎样？为什么之后，原子核会不稳定，放出γ射线？

Question

放射性元素衰变后（无论是α衰变或β衰变），其核外电子会怎样？为什么之后，原子核会不稳定，放出γ射线？

Answer 1

放射性原子核发生衰变之后，核外电子会重新分配，根据出射粒子和剩余子核的核电荷数。【电荷守恒原理】

只是在孤立的系统中，电子还是原来那些电子，最终分配不会有其它的原子参与。

但是，实际情况多半则不是，比如α衰变，出射的α粒子分得了原子核衰变所释放的衰变能，且受到原子核库仑斥力的作用，α粒子将高速远离衰变中心，来不及俘获走本该属于它的电子，这些α粒子将在出射后在别的原子那里俘获到本该属于它的电子从而形成He原子，也就是氦气。而由于电荷守恒，被夺走了电子的原子将从衰变中心处通过电荷传递的方式拿到电子。这就是α粒子电离本领的成因之一。

对于β衰变，其中，β+衰变和α粒子衰变差不多；而β-衰变基本上也是相同的原理，衰变的核通过β-衰变使得自身原子核核电荷数增加1，库仑引力增加，它会在附近的原子那里俘获电子，而出射的β粒子(电子)在跑累了之后(不断与介质原子碰撞而损失动能)，被其它原子离子俘获……相当于就是交换电子！

至于剩下的第三种β衰变——轨道电子俘获，则是原子核直接吞噬掉自己核外的一个电子，这属于“内耗”形式的电子转移。

【至于你说的衰变之后原子核不稳定，其实也有少数衰变是直接到达子核的基态的，也就是说纯粹的α衰变或纯粹的β衰变！】

如果原子核衰变之后到达的是子核的激发态，那么原子核会退激发，有两种方式：发射γ射线；或者是出射俄歇电子，即原子核直接把核的激发能传递给核外电子(不是光电效应哈～)，电子获得能量激发电离留下空穴，外层电子回落出射特征x射线释放多余的能量……或者就是继续出射俄歇电子，这种情况一般发生在原子团中，比如碘乙烷，碘-131原子衰变后如果以连续发射俄歇电子的方式退激发的话，那么，正电荷中心可以持续累积正电荷(空穴串级)，到最后因为库仑斥力的作用而分开，也就是核物理里说的“库仑爆炸”，当然，发生库仑爆炸的几率是很小的，因为这必须是原子在退激发的时候始终至死不渝地选择出射俄歇电子，从数学上来说，这个几率是2^(-10)；当然，由于物理上的原因，反应截面的限制，发生库仑爆炸的几率比这个2^(-10)还要小得多！。

Answer 2

γ射线通常伴随其他形式的辐射产生，例如α射线，β射线。当一个原子核发生α衰变或者β衰变时，生成的新原子核有时会处于激发态，这时，新原子核会向低能级发生跃迁，同时释放γ粒子。这就是γ衰变。