70. Радиоактивность. Период полураспада. Альфа, бета и гамма распад.

Радиоактивность – самопроизвольные превращения атомных ядер, сопровождающиеся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения – радиоактивным распадом. В 1896 г. Открыли радиоактивность. Антуан Анри Беккерель – “Лучи Беккереля” – Уран. Рентгеновские лучи. Беккерель взял фотопластинки, завернул в черную бумажку, но эти пластинки оказались засвечены. В том же ящике с пластинками валялась соль Урана. Он решил выяснить связано ли засвечивание пластинок с уравновой солью. Мы всё время облучаемся. Если дополнительный источник меньше космического излучения, то им можно пренебречь. Беккерель между новой пластинкой и солью урана положил крест, который не пускает излучение. Он понимал, что уран виноват – “Лучи Беккереля”. Супруги Кюри – в 1858 году радий тоже засвечивает пластинку. Пропускание этих лучей черезмагнитное поле, тоже есть положительные, нейтральные и отрицательные частицы. Через 12 лет начали понимать что это за процессы. Резерфорд в 1908 году выяснил, что если радий поместить в закупоренную пластинку, образуется два новых газа. Спектральное исследование показало, что один газ гелий, а второй неизвестный атом – дали имя радон.

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад ядер

Искусственная радиоактивность – ядра распадаются из-за воздействия человека.

Период полураспада.

-dN= Ndt

lnN=- t+C (lnN0=C)

ln(N/N0)=- t => N=N0exp(- t)

При t= => N=N0/2

0,5=exp(- ) => =ln2 => =ln2/

- Период полураспада никак не изменить доступными средствами.

- Радиоактивный распад – пример статического вероятностного процесса. Бессмысленно говорить о периоде полураспада или времени жизни одного какого-то атома.

- Периоды полураспада радиоактивных веществ весьма различны.

- Радиоактивное превращение одного из атомов не влияет на превращение других атомов, процессы распада различных атомов протекают совершенно независимо друг от друга.

Радиоактивный распад пример статистического вероятностного процесса. Если есть сто атомов, то мы не знаем, какие именно и когда распадутся. Радиоактивное превращение одного не влияет на распад другого. Все ядерные реакции выполняют закон сохранения заряда и масы.

Закон сохранения массы и энергии:

Альфа-распад:

Альфа частицы обладают наименьшей проникающей способностью.

Бета-распад:

При гамма-распаде осуществляются лишь переходы внутри ядра:

При этом излучается электромагнитная волна. Гамма излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Для того чтобы электрон слился с ядром расстояние между ними должно составлять: см.

Получается, что электрон обладает колоссальной энергией.

Гамма лучи проникают на значительные расстояния в твердные тела, в том числе и металлы. Наименьшей проникающей способностью обладают альфа лучи, но и они могут проникать сквозь тонкие слови твердых тел, например стекло.

71. Открытие нейтрона. Основные свойства протонов и нейтронов: масса, спин, магнитный момент.

Первое предположение.

В 1932 году Джеймс Чедвик предположил, что:

Для того чтобы определить массу вылетающих частиц воспользовались теорией столкновения. Под пучок излучения поместили вещество, и оказалось что масса вылетающей частицы равна массе протона.

Массу нейтрона определили из скоростей, которые получают другие ядра при столкновении с нейтроном.

Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона (1,67252*10^-19 к) и массу покоя 1,67252*10^-27 кг.

Нейтрон имеет заряд, равный нулю и массу покоя близкую к массе покоя протона 1,67482*10^-27 кг.

Свободный нейтрон нестабилен. Он распадается на протон, электрон и антинейтрино:

Протон и нейтрон отличаются по массе и заряду, и имеют спин ±½. Подчиняются принципу Паули. Обладают собственными магнитными моментами. Собственный магнитный момент протона +2,79 мю, нейтрона -1,91мюя. У протона моменты собственный и магнитный сонаправлены, а у нейтрона нет.

В первом приближении ядра можно считать сферическими, с радиусом