2

Учреждение образования

«Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия

ветеринарной медицины»

Кафедра физики и основ высшей математики

Элементы ядерной физики. Явление радиоактивности

Учебно-методическое пособие для студентов ветеринарных специальностей, зооинженерного факультета, слушателей ФПК и ПК, ветеринарных специалистов подразделений радиационного

контроля

ВИТЕБСК

ВГАВМ

2008

УДК619:614.876:539.1(075.8)

ББК 48 я73

Э 45

Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия

редакционно-издательским советом УО «Витебская ордена

«Знак Почета» государственная академия ветеринарной

медицины» от 2008 г. (протокол № )

Авторы:

канд. вет. наук, доц. К. П. Клименков, канд. вет. наук, доц. В. П. Гурин, д-р

биол. наук, доц. А. Д. Наумов, д-р биол. наук В. С. Аверин

Рецензенты:

д-р вет. наук, доц. М. П. Бабина, канд. биол. наук, доц. Н. П. Разумовский

Элементы ядерной физики. Явление радиоактивности:

Э 45 учеб.-метод. пособие / К.П. Клименков [и др.]. – Витебск : ВГАВМ,

2008. - 42 с.

ISBN 978-985-512-022-4

Учебно-методическое пособие написано в соответствии с программа-ми для высших с.-х. учебных заведений по ветеринарной радиологии, и по радиационной безопасности (специальность «Зоотехния»). Содержит сведения о строении атома, характеристике элементарных частиц, изото-пии, явлении радиоактивности. В нем рассматриваются виды и свойства радиоактивных излучений, типы ядерных превращений, закон радио-активного распада, взаимодействие радиоактивных излучений с вещест-вом. Представлены вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятель-ного решения.

ISBN 978-985-512-022-4

УДК619:614.876:539.1(075.8)

ББК 48 я73

© УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины», 2008

ВВЕДЕНИЕ

Процесс познания окружающего нас мира бесконечен. В мире все явле-ния, как и все тела, неразрывно связаны. В основе строения тел живой и неживой природы лежит вещество. Тела могут состоять из одинаковых или разных веществ, простых и сложных. В свою очередь вещества состоят из мельчайших частиц – атомов и молекул. Все огромное многообразие веществ связано с различным сочетанием атомов в молекулах.

Молекула (от лат. moles – масса) – наименьшая частица вещества, которая обладает всеми его химическими свойствами и сохраняет его состав. Молекулы могут состоять из двух и многих тысяч атомов. Молекулу можно разрушить, как и атом.

Демокрит еще в V веке до н. э. предложил теорию о том, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц, которые он назвал атомами. Название атома происходит от греческого слова «atomоs» – неделимый.

Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носите-лем его химических свойств. До конца XIX века считали, что атом неделим и является элементарной мельчайшей частицей. И только в 1911 году Э. Резерфорд после обнаружения существования атомного ядра предложил, что атом делим и по строению схож с планетарной системой. Это миниатюрная модель солнечной системы. В центре атома положительно заряженное ядро («Солнце»), вокруг которого по орбитам двигаются электроны («планеты»). Поэтому резерфордовская модель строения атома получила название планетар-ной модели, или ядерной.

В 1913 году Нильс Бор предложил усовершенствованную модель строе-ния атома. Он выдвинул квантовую теорию строения электронных оболочек атома. Электроны движутся в атоме не по любым, всевозможным орбитам, а по строго определенным стационарным орбитам (определяемым энергией электро-нов). Переход электрона с орбиты на орбиту сопровождается испусканием или поглощением кванта строго определенной энергии, определяемой разностью энергий этих орбит. Это позволило объяснить линейчатую структуру атомных спектров. Третий постулат Н. Бора касается квантования орбит. Число n (номер орбиты) называется главным квантовым числом.

В 1932 году ученые физики Д.Д. Иваненко и В. Гейзенберг независимо друг от друга создали теорию атомного ядра, по которой в состав ядра наряду с протонами входят нейтроны (протонно-нейтронная модель ядра).

В последующем модель атома уточнялась и конкретизировалась другими учеными физиками (Луи де Броль, А. Зоммерфельд, М. Борн, П. Дирак и др.).

Мысль о превращении одних веществ в другие не давала покоя челове-честву в течение многих веков. Учение древнегреческого философа Аристотеля основывалось на том, что четыре первоначала (огонь, земля, вода и воздух) могут переходить одно в другое, так как связаны первовеществом – квин-тэссенцией (quinta essentia – пятая сущность).

Алхимики пытались осуществить превращение неблагородных металлов в благородные. Даже Исаак Ньютон, открывший основные законы движения в физике, был алхимиком и немало времени потратил на бесплодные попытки превратить в золото неблагородные металлы. В настоящее время это вполне возможно (получить искусственным путем радиоизотоп золота). В то же время оказалось, что в природе переход одних атомов химических элементов в другие уже существовал (естественный радиоактивный распад).

1 марта 1896 года Антуан Анри Беккерель обнаружил, что уран самопро-извольно испускает невидимые лучи, вызывающие ионизацию газов, свечение некоторых веществ и потемнение фотографической пластинки. Так произошло открытие радиоактивности. «Лучи Беккереля» стали для многих исследователей началом научных изысканий.

Наиболее значительные достижения в области исследования радиоактив-ности связаны с именами Марии Складовской-Кюри и Пьера Кюри. В апреле 1898 года Мария и Пьер Кюри определили, что источником «лучей Беккереля» может быть не только уран, но и торий. А открытие ими радиоактивных элементов полония и радия (1898 г.) положило начало научным исследованиям радиоактивности.

По предложению Марии Кюри, все вещества, способные испускать «лучи Беккереля», стали называться радиоактивными, а само явление испускания этих лучей – радиоактивностью.

Таким образом, явление самопроизвольного излучения получило назва-ние радиоактивности, а вещества, которые испускали излучение, – радиоак-тивными (от лат. radius – луч и activus – действенный).

Представленный в учебно-методическом пособии материал имеет важное значение в связи со строительством в Республике Беларусь АЭС (двух водо-водяных реакторов третьего поколения – ВВЭР-1000).

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов факультета ветеринарной медицины, зооинженерного факультета, заочного факультета, слушателей факультета повышения квалификации и переподготовки кадров, ветеринарных специалистов подразделений радиационного контроля.