Тема 24. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях
Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.
Альфа-распадом
называется самопроизвольное превращение
атомного ядра с числом протонов Z
и нейтронов N
в другое (дочернее) ядро, содержащее
число протонов Z
– 2 и нейтронов N
– 2. При этом испускается α-частица
– ядро атома гелия
.
При
бета-распаде из ядра вылетает электрон,
который возникает при β-распаде
в результате превращения нейтрона в
протон. Этот процесс может происходить
не только внутри ядра, но и со свободными
нейтронами: 
,
где
n -нейтрон,
p -протон,
e -электрон,
-электронное
нейтрино.
При Переход ядра из возбужденного состояния в основное сопровождается испусканием одного или нескольких γ-квантов, энергия которых может достигать нескольких МэВ.
При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения: импульса, энергии, момента импульса, заряда. В дополнение к этим классическим законам при ядерных реакциях выполняется закон сохранения так называемого барионного заряда (т. е. числа нуклонов – протонов и нейтронов). Выполняется также ряд других законов сохранения, специфических для ядерной физики и физики элементарных частиц.
Пример 24.1.Для α-распада несправедливым является утверждение, что …
вылетающие из ядра α-частицы могут иметь любую энергию E < Eα max;
распад идет с выделением энергии;
α-распаду подвержены тяжелые ядра с массовыми числами A > 200 и зарядовыми числами Z > 82;
уравнение α-распада
имеет вид: 
,
где P – «родительское»
ядро, D– «дочернее»
ядро
Решение: α-распадом называется испускание ядрами некоторых химических элементов α-частиц, представляющих собой ядра атомов гелия. Уравнение α-распада имеет вид: , где P –ядро, подверженное распаду, или «родительское» ядро, D – ядро, образующееся в результате распада, или «дочернее» ядро. α-распад является свойством тяжелых ядер с массовыми числами A > 200 и зарядовыми числами Z > 82. Исследования показали, что у каждого α-излучающего ядра имеется несколько групп «моноэнергетических» α-частиц, что свидетельствует о дискретности энергетического спектра ядер.
Пример
24.2.Произошло
столкновение α -частицы
с ядром бериллия 
.
В результате образовался нейтрон и
изотоп …
Решение:
Используя закон сохранения массового
и зарядового числа, можно записать
данную ядерную реакцию: 
Следовательно,
неизвестным изотопом с массовым числом
12 и зарядовым числом 6 является углерод
.
Пример
24.5.Из
радиоактивного тория 
в
результате четырех α-распадов и
двух β–-распадов образуется …
Решение:
При радиоактивном распаде выполняются
законы сохранения массового числа и
зарядового числа. При α-распаде
одним из продуктов распада является α-частица,
– это ядро атома гелия с массовым числом
4 и зарядовым числом +2. β–-частица –
это электрон с массовым числом 0 и
зарядовым числом –1. Таким образом в
результате четырех α-распадов и
двух β–распадов массовое число
уменьшится на 16, а зарядовое число – на
6.
.
Это изотоп полония
.