Состав атомного ядра Явление радиоактивности В настоящее

Состав атомного ядра Явление радиоактивности

В настоящее время в микромире выделяется четыре уровня вещества: 1. молекулярный; 2. атомный; 3. нуклонный (уровень атомного ядра); 4. кварковый.

1) по массе: - с нулевой массой (фотон); - лёгкие (лептоны); - тяжёлые (адроны) 2) по времени жизни: - стабильные (протон, электрон, нейтрино) - нестабильные (свободный нейтрон) - резонансы (нестабильные короткоживущие)

3) по зарядам: - электрическому - цветовому - гравитационному – масса 4) по спину: - бозоны (с целочисленным спином — фотон, мезоны) - фермионы (с полуцелым спином — все лептоны, кварки, барионы)

5) по типу фундаментальных взаимодействий: - Адроны (от греч. - сильный, крупный) - общее название для частиц, наиболее активно участвующих в сильных взаимодействиях (к ним относятся барионы (протон, нейтрон) и мезоны, включая все резонансы). - Лептоны (от греч. leptos—легкий), к числу которых относятся электроны, нейтрино; все они не обладают только сильным взаимодействием; но участвуют в слабом взаимодействии, а имеющие электрический заряд (нейтрино)— также и в электромагнитном взаимодействии

Фотоны—кванты электромагнитного поля, частицы с нулевой массой покоя, участвуют в электромагнитном взаимодействии. p Гравитон – (неоткрытая пока частица) переносчик гравитационного взаимодействия. p

Общие характеристики всех элементарных частиц: • Масса покоя m, • Время жизни t, • Спин s (англ. spin – «вращаться» , «вертеться» ) - собственный вращательный момент движения микрочастицы, • Электрический заряд q (q = 0; ± 1; ± 2…), целый, кратный величине заряда электрона.

Наиболее важное квантовое свойство всех элементарных частиц - это способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с другими частицами. Все процессы с элементарными частицами протекают через последовательность актов их поглощения и испускания.

Радиоакти вность (от лат. radio — «излучаю» , radius — «луч» и activus — «действенный» ) — свойство атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) изменять свой состав (заряд Z, массовое число A) путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов. Соответствующее явление называется радиоакти вным распа дом. Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе. Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

q. Радиоактивный распад q. Ядерные реакции на нейтронах q. Ядерные реакции под действием заряженных частиц q. Ядерные реакции деления

Закон радиоактивного распада что означает, что число распадов за интервал времени t в произвольном веществе пропорциональна числу имеющихся в образце атомов N. — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с-1. Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем. Пери од полураспа да квантовомеханической системы (частицы, ядра, атома, энергетического уровня и т. д. ) — время T½, в течение которого система распадается с вероятностью 1/2. Если рассматривается ансамбль независимых частиц, то в течение одного периода полураспада количество выживших частиц уменьшится в среднем в 2 раза.

Виды радиоактивных излучений Э. Резерфорд экспериментально установил (1899), что соли урана испускают лучи трёх типов, которые по-разному отклоняются в магнитном поле: 1. лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали -лучами; 2. лучи второго типа обычно отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц, их назвали β-лучами (существуют, однако, позитронные бета-лучи, отклоняющиеся в противоположную сторону); 3. лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали -излучением.

α(альфа) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием α-частиц (ядро гелия 42 Не) называется α – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число + Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Ядро гелия 4 2 Не

β-(бета-минус) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием потока электронов называется β- – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число + Символ «материнского» ядра Символ Электрон «дочернего» ядра + е Анти нейтрино Протон-нейтронное строение ядра теоретически исключает возможность вылета из ядра электронов, т. к. их в исключает возможность ядре нет.

β+(бета-плюс) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием потока позитронов называется β+ – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число + Символ «материнского» ядра Символ Позитрон «дочернего» ядра + е Нейтрино Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом — электронным захватом (когда ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом заряд ядра также уменьшается на единицу)

Ядерная реакция на нейтронах 27 13 Al 1 0 n 28 13 Al 24 Na 11 4 α 2 III. Энергия I. Нейтрон IV. Вылетает II. Ядро влетает в ядро «разогревается» сосредотачивается α – частица на группе частиц Ядро «охлаждается» 1 n + 2713 Al 2813 Al 2411 Na + 42 Не 0 Великий итальянский физик Энрико Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что медленные нейтроны оказываются в большинстве случаев гораздо более эффективными, чем быстрые. Вероятность столкновения медленных нейтронов с ядрами выше.

Ядерная реакция под действием заряженных частиц В ядро может попасть заряженная частица кинетическая энергия которой достаточна для преодоления кулоновского отталкивания от ядра. Эта энергия сообщается протонам, ядрам дейтерия 21 Н, альфа-частицам 42 Не ускорителям элементарных частиц. 14 N 7 18 9 F 17 O 8 4 2 He 1 p 1 I. Бомбардиру- II. Исходное ющая частица ядро III. Возбужденное промежуточное ядро IV. Новое ядро N + 42 He 189 F 178 O + 11 p 7 14

Капельная модель ядерных реакций (Гамов Г. А. , Френкель Я. И. , Бор Н. ) γ - излучение Ядро напоминает заряженную капельку жидкости 235 U 92 236 U 92 n n 1 0 n Поглотив нейтрон, ядро возбуждается, деформируется, приобретает вытянутую форму 1 n 0 137 Cs 55 Ядро разрывается γ - излучение 97 37 Rb + 23592 U 23692 U = 13755 Cs + 9737 Rb + 2 10 n

Термоядерная реакция (синоним: ядерная реакция синтеза) — разновидность ядерной реакции, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые ядра. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т. е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах.