2.Резонанси.

У 60-х роках було відкрито близько сотні нових мікроб’єктів з досить малим часом життя τ~10^-23 – 10^-24 с. Тепер таких утворень відомо понад 300. їх називають резонансами. Незважаючи на гранично малий час життя, резонанси відносять до елементарних частинок, оскільки вони мають спін, парність і характеризуються іншими квантовими числами. Малий час життя приводить до того, що відповідно до співвідношення невизначеностей енергії і часу Δε·Δt~ħ резонанси не мають чітко означеної маси і описуються неперервним спектром мас. Розміщення максимуму цього спектра називають масою резонансу. оскільки Δt дуже мале, то Δε надзвичайно велике. За час свого існування частинка пролітає дуде малу відстань l=τ·c. Їх присутність визначається непрямими експериментами на основі кінематики тих частинок, які ми можемо детектувати. Головна відмінність резонансів: вони розпадаються за рахунок сильної взаємодії, тоді як решта частинок за рахунок електромагнітної (лише лептони за рахунок слабкої взаємодії).

Білет №15

1.Ядерні реакції. Їх класифікації.

Ядерна реакція - явище перетворення ядер атомів хімічних елементів і елементарних частинок.

Ядерні реакції можуть відбуватися спонтанно або при бомбардуванні речовини швидкими частинками. Спонтанні ядерні перетворення є причиною природної радіоактивності.

Як і хімічні реакції, ядерні реакції можуть бути ендотермічними й екзотермічними.

Ядерні реакції поділяються на реакції розпаду та реакції синтезу.

Особливим типом ядерної реакції є поділ ядра.

Історія

Першу штучно викликану ядерну реакцію спостерігав у 1919 році Ернест Резерфорд, опромінюючи альфа-частинками азот. Реакція проходила за схемою

.

Закони збереження при ядерних реакціях

При ядерних реакціях виконуються загальні закони збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу та електричного заряду.

Окрім того існує низка специфічних для ядерної фізики законів збереження, наприклад, закон збереження баріонного заряду.

Види ядерних реакцій

Ядерні реакції синтезу

Під час ядерних реакцій синтезу з легких ядер елементів утворюються нові, важчі ядра. Реакція відбувається з виділенням енергії. Зазвичай реакції синтезу можливі тільки при за умови високих температур, коли ядра набувають великої кінетичної енергії, оскільки кулонівські сили відштовхування перешкоджають зближенню заряджених частинок, створюючи потенціальний бар'єр. Штучним шляхом цього вдається досягти за допомогою прискорювачів заряджених частинок.

Протон-протонний цикл у зорях

У природі реакції синтезу важчих ядер з легших відбуваються у ядрах зір, наприклад, у Сонці. Через високу температуру у ядрі (близько 10×10⁶K) деякі протони завдяки високій кінетичній енергії вступають в ядерні реакції з утворенням важчих ядер.

Внаслідок високої кінетичної енергії два протони долають електростатичне відштовхування і зближуються на характерну відстань сильної взаємодії (1,3×10^-15 м). При цьому вони утворюють проміжний стан — дипротон, який є нестабільною системою. Відбувається перехід до стану з меншою енергією: u-кварк одного протона перетворюється у d-кварк із випроміненням W⁺-бозону (бета-плюс розпад). W⁺-бозон нестабільний, тому розпадається на позитрон та електронне нейтрино. Таким чином, утворюється система нейтрон—протон — дейтрон. Бета-розпад є початковим фактором протон-протонного циклу.

Дейтрон взаємодіє з протоном та утворює ядро гелію-3 з випроміненням гамма-квантів. На наступному етапі взаємодіють два ядра гелію-3, що обумовлює синтез ядра гелію-4 з випроміненням двох протонів та гамма-квантів.

• p + p → ²D + e⁺ + ν_e + 0.4 МеВ

• ²D + p → ³He + γ + 5.49 МеВ

• ³He + ³He → ⁴He + 2p + 12.85 МеВ

Таким чином, з чотирьох протонів синтезуються одне ядро атома гелію. Під час синтезу одного кілограма гелію виділяється 6,3×10¹⁴ Дж енергії).