3. Масса.

В зависимости от цели исследований исследуемая масса элементар­ной частицы может быть выражена 4–мя способами:

1) в килограммах;

2) в единицах массы электрона, (т_е);

3) в энергетических единицах, в качестве которых используется только МэВ;

4) в атомных единицах массы (а.е.м).

Килограмм (кг) – системная единица, используемая при непосредственном опре­делении массы частиц и в расчетах, требующих единиц в системе СИ.

При сравнительном анализе различных частиц, а также для упроще­ния расчетов массы всех элементарных частиц выражают в единицах т_е (массы электрона), приравняв массу электрона в кг к единице:

1 т_е = 9,1∙ 10^–31 кг;

m_p = 1836,1 m_e ;

m_n = 1838,6 m_e ;

m_n > m_p на 2,5 m_e .

Мегаэлектронвольт (МэВ). В ядерной физике определяемой величиной обычно является энергия, поэтому массы частиц там принято выражать в энергетических единицах, в качестве которых во всех расчетах используют только МэВ.

Выразим массу электрона (т_е) в энергетических единицах.

Возможность выражать массу в единицах энергии дает соотношение Эйнштейна

E = mc²,

где m – масса, кг;

с – скорость света.

Так как с² – const, между массой и энергией существует прямая пропорциональ­ность. По сути, масса в энергетических единицах – это собственная энергия частицы, выраженная в МэВ.

Собственная энергия электрона и позитрона в системных единицах определяется по формуле

Чтобы получить массу, необходимо перейти к МэВ, используя, соот­ветственно, 1МэВ=1,6∙10^–13Дж.

Собственная энергия и масса в энергетических единицах электрона и позитрона равна

В ядерной физике и радиационной химии при написании урав­нений ядерных реакций массы частиц выражают так же, как и массы ядер в атомных единицах массы (а.е.м).

1 а.е.м – это масса 1/12 части одного атома изотопа углерода ¹²С.

Выразим 1 а.е.м в г., используя закон Авогадро:

где m_c – масса одного атома углерода;

Мс – молярная масса;

n_a – число Авогадро.

При решении задач масса вещества переводится в кг.

Таким образом, величина 1 а.е.м не зависит от элемента, выбранного для ее определения.

Следовательно, 1 а.е.м может быть выражена через соответствующую часть (обратно пропорциональную массовому числу) массы атома любого элемента. Значение 1 а.е.м от этого не изменится.

Однако, чтобы элемент мог использоваться в качестве определяюще­го (эталонного) элемента для определения а.е.м, он должен удовлетворять следующим требованиям:

– устойчивость ядра к радиоактивному распаду;

– широкая распространенность в природе;

– доступность в химически свободном состоянии;

– технологичность, т.е. удобство для практического применения. Первоначально в качестве определяющего элемента использовался кислород– ¹⁶О.

В 50-х годах прошлого века был разработан масс–спектрометрический метод анализа, который позволяет определять эле­менты по их атомным массам, и в качестве эталона используется углерод – ¹²С.

В результате широкого распространения данного метода углерод стал технологичнее кислорода и в настоящее время является общепри­знанным определяющим элементом.

m_e ≈ 5,5 ∙ 10^–4 а.е.м,

m_p = m_n = 1 а.е.м.

В уравнениях реакций массы элементарных частиц указываются в а.е.м. (атомных единицах массы) в округленном до целого виде слева ввер­ху от символа частиц (⁰е, ¹р, ¹n).

4. Заряд элементарной частицы характеризует ее отношение к элек­тромагнитному полю и способность потока частиц к непосредственной ио­низации вещества. Заряд может быть выражен двумя способами:

– в системных единицах — Кл (кулонах);

– в несистемных единицах элементарного заряда (электрона) по модулю

q = = 1,6 ∙ 10^–19Кл.

Элементарным называется минимальный известный заряд.

Заряды элементарных частиц приведены по следующей схеме:

Частицы	Kл	q
Электрона	–1,6∙10–19	–1
Нейтрона	0	0
Протона	+1,6∙10–19	+1

В уравнениях реакций заряды элементарных частиц указываются в единицах элементарного заряда слева внизу от символа частицы , , .

Одной из важных особенностей биологического воздействия иони­зирующей радиации является невидимость, неощутимость. В этом и за­ключается их опасность, человек ни визуально, ни органолептически не может обнаружить воздействие излучений. В отличие от лучей оптическо­го диапазона и даже радиоволн, которые вызывают в определенных дозах нагревание тканей и ощущение тепла, ионизирующие излучения даже в смертельных дозах нашими органами чувств не фиксируются. Правда, у космонавтов наблюдались косвенные проявления действия ионизирующей радиации — ощущение вспышек при закрытых глазах — за счет массивной ионизации в сетчатке глаза. Таким образом, ионизация и возбуждение – основные процессы, в которых тратится энергия излучений, поглощаемая в облучаемом объекте.

Реакции с участием ионов и возбужденных атомов имеют важное значение. Они лежат в основе многих химических процес­сов, в том числе и биологически важных. С ходом этих реакций связыва­ются отрицательные результаты воздействия радиации на организм чело­века.