69. Реакції поділу та синтезу ядер.

Ядерна реакція - явище перетворення ядер атомів хімічних елементів і елементарних частинок. Під час ядерних реакцій виконуються загальні закони збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу та електричного заряду. Ядерні реакції поділяються на реакції розпаду та реакції синтезу.

Під час ядерних реакцій синтезу з легких ядер елементів утворюються нові, важчі ядра.

Зазвичай реакції синтезу можливі тільки за умов, коли ядра мають велику кінетичну енергію, оскільки сили електростатичного відштовхування перешкоджають зближенню однаково заряджених ядер, створюючи так званий кулонівський бар'єр.

Штучним шляхом цього вдається досягти за допомогою прискорювачів заряджених частинок , в яких іони, протони або α-частинки прискорюють електричним полем, або термоядерних реакторів, де іони речовини набувають кінетичної енергії за рахунок теплового руху. В останньому випадку мову ведуть про реакцію термоядерного синтезу.

Реакціями розпаду зумовлена альфа- та бета-радіоактивність. При альфа-розпаді з ядра вилітає альфа-частинка 4He, а масове число й зарядове числа ядра змінюються на 4 та 2 відповідно. При бета-розпаді з ядра вилітає електрон або позитрон, масове число ядра не змінюється, а зарядове збільшується або зменшується на 1. Обидва типи розпаду відбуваються спонтанно.

Невелика кількість ізотопів здатна до поділу — реакції при якій ядро ділиться на великі частини. Механізм ядерної реакції поділу полягає у наступному: Ядерні сили через взаємодію обмінними віртуальними частинками (у більшості випадків відбувається піон-нуклонна взаємодія), мають нецентральний характер. Це означає, що нуклони не можуть взаємодіяти одночасно з усіма нуклонами у ядрі, особливо в багатонуклонних ядрах. При великій кількості нуклонів у ядрі це зумовлює асиметрію густини ядерних сил та подальшу асиметрію нуклонного зв'язку, а отже, й асиметрію енергії по об'єму ядра. Ядро набуває форми, яка суттєво відрізняється від кулястої. У такому разі електростатична взаємодія між протонами може за величиною енергії наближатися до сильної взаємодії.

Таким чином, внаслідок асиметрії, енергетичний бар'єр поділу долається, і ядро розпадається на легші ядра, асиметричні за масою.

Іноді ядро може тунелювати у стан з меншою енергією.

70. Природна радіоактивність ядер. Закон радіоактивного розпаду.

Радіоакти́вність — явище мимовільного перетворення нестійкого ізотопа хімічного елементу в інший ізотоп (зазвичай іншого елемента) шляхом випромінювання гамма-квантів, елементарних частинок або ядерних фрагментів. Радіоактивність, яка спостерігається у ядер, що існують у природних умовах, називається природною.

Радіоактивність залежить від кількості нестабільних ізотопів і часу їхнього життя. Система СІ визначає одиницею вимірювання активності Бекерель — така кількість радіоактивної речовини, в якій за секунду відбувається один акт розпаду.

Закон радіоактивного розпаду - фізичний закон, що описує залежність інтенсивності радіоактивного розпаду від часу і кількості радіоактивних атомів в зразку. Відкрито Фредеріком Содді і Ернестом Резерфордом.

Існує кілька формулювань закону, наприклад, у вигляді диференціального рівняння:

,

яке означає, що число розпадів , Що відбулося за короткий інтервал часу , пропорціональнo числу атомів у зразку .