Период полураспада

Радиоактивный распад пример статистического вероятностного процесса. Если есть сто атомов, то мы не знаем, какие именно и когда распадутся. Радиоактивное превращение одного не влияет на распад другого.

Закон сохранения массы и энергии:

Альфа-распад:

Альфа частицы обладают наименьшей проникающей способностью.

Бета-распад:

При гамма-распаде осуществляются лишь переходы внутри ядра:

При этом излучается электромагнитная волна. Гамма излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Для того чтобы электрон слился с ядром расстояние между ними должно составлять: см.

Получается, что электрон обладает колоссальной энергией.

В 1932 году Джеймс Чедвик предположил, что:

Для того чтобы определить массу вылетающих частиц воспользовались теорией столкновения. Под пучок излучения поместили вещество, и оказалось что масса вылетающей частицы равна массе протона.

Свободный нейтрон нестабилен. Он распадается на протон, электрон и антинейтрино:

Число протонов в атоме химического элемента численно равно порядковому номеру в таблице Менделеева, а так же заряду ядра, так как заряд протона равен единице. Число нейтронов равно разности атомной массы и числа протонов. Ядра с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов называются изотопами. Ядра с одинаковым массовым числом, но разным зарядом называются изобары. Например, и . Ядра с одинаковым числом нейтронов называются изотонами. Например, ₆С¹³ и ₇N¹⁴. Есть такие атомы, ядра которых могут распадаться как альфа-распадом, так и бета-распадом. Тогда естественно периоды полураспада будут разными. Ядра всех элементов до 82 в таблице имеют стабильные изотопы, кроме технеция и прометия.

Протон и нейтрон отличаются по массе и заряду, и имеют спин ±½. Подчиняются принципу Паули. Обладают собственными магнитными моментами. У протона моменты собственный и магнитный сонаправлены, а у нейтрона нет.

В первом приближении ядра можно считать сферическими, с радиусом

Как удерживается большое число протонов в ядре? Ведь они обладают одним зарядом. Ученые анализировали это чтобы получить представления о ядерных силах. Ядерные силы короткодействующие, они по своей природе отличаются от кулоновских сил. Расстояния действия ядерных сил 1 ферми, это следует из того, что атомы в молекуле не слипаются. Если мы не сблизим частицы на расстояние 1 ферми, то они не провзаимодействуют.

• Энергия связи не зависит от того, заряжены частицы или нет – это зарядовая независимость.
• Имеется зависимость от направления спинов.
• Если спины протона и нейтрона сонаправлены, то связь между ними осуществится.
• Ядерные силы не являются центральными силами и не обладают свойствами насыщения.

Каждый нуклон взаимодействует с определенным (ограниченным) числом нуклонов.

В 1936 году Юкава придумал, что между нейтроном и протоном, нейтроном и нейтроном, протоном и протоном постоянно идет обмен частицами – π-мезонами. В 1947 году π-мезоны были обнаружены. Существуют положительные и отрицательные π-мезоны (пионы).

Есть 0-пион:

Эти частицы короткоживущие.

Эти процессы обеспечивают стабильность ядер.

Ядерные реакции. (Лекция 7 (заключительная))

Превращение ядер возможно при облучении их активными частицами. Ядерные реакции могут проходить как с выделением, так и с поглощением энергии.

Нейтрону легче приблизиться на нужное расстояние к ядру.

Под действием нейтронов могут происходить интересные реакции. Реакция деления ядра:

Все эти ядра очень сильно перенасыщены нейтронами, и они продолжают распадаться дальше. На один первичный нейтрон приходится два с половиной новых нейтронов. Таким образом, продукты реакции вызывают ту же реакцию. Происходит цепная реакция.

- выделяется при делении одного грамма. Это в 3 млн. раз больше чем при сгорании одного грамма угля.