ФГАОУ ВПО « Казанский (Приволжский) Федеральный Университет »

Институт геологии и нефтегазовых технологий

Кафедра общей геологии и гидрогеологии

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: « Бета – распад. Энергия, область радиоактивных ядер, спектр частиц. Взаимодействие с веществом »

ВЫПОЛНИЛ:

СТУДЕНТ 1 КУРСА,

ЖУРАЕВ АБДУЗАХРИТДИН

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

АРИНИН ВИТАЛИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ,

КАНДИДАНТ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

Казань – 2016

Содержание:

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1. Статистический характер характера распада радиоактивных ядер . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Механизм распада . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Электронный β - распад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4. Позитронный β - распад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5. Электронный захват . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

6. Двойной β – распад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

7. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

8. Использованные литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Введение

Бета-распад (β-распад) – самопроизвольное превращение ядер, сопровождающееся испусканием (или поглощением) электрона и антинейтрино или позитрона и нейтрино. Известны типы бета-распада:

Электронный распад (превращение нейтрона в протон), позитронный распад (протона в нейтрон) и электронный захват. При электронном бета-распаде заряд ядра увеличивается на 1, при позитронном – уменьшается на 1; массовое число не меняется. К бета распаду относится также спонтанное превращение свободного нейтрона в протон, электрон и антинейтрино.

Бета-распад ядер – самопроизвольное взаимное превращение внутриядерных нейтронов и протонов, происходящее по одному из перечисленных ниже направлений с испусканием или поглощением электронов (е^–) или позитронов (е⁺), нейтрино (ν) или антинейтрино ( ).

1. Электронный β - распад; β – распад: n→ p +e^– +

Например: → + е^– + (¹⁴C ¹⁴N)

2. Позитронный β - распад; β⁺ распад: p→ n +e⁺ +

Например: → + е⁺ + (¹¹C ¹¹B)

3. Электронный захват: p + e^–→ n +

Например: + е^– → + (⁷Be ⁷Li)

Бета - излучение - корпускулярное излучение с непрерывным энергетическим спектром, состоящее из отрицательно или положительно заряженных электронов или позитронов (β^– – или β⁺ - частиц) и возникающее при радиоактивном β - распаде ядер или нестабильных частиц. Характеризуется граничной энергией спектра .

1. Статистический характер характера распада радиоактивных ядер

Случайная величина, в отличие от неслучайной, не имеет какого-тоопре деленного значения. Поэтому результаты повторных измерений такой величины могут значительно различаться, т. е. будет наблюдаться «разброс» экспериментальных данных.

Причем любое из полученных значений будет правильным, в том смысле, что не будет являться экспериментальной погрешностью – просто на момент одного измерения исследуемая величина имела одно значение, а на момент другого измерения – другое.

Конечно, одни значения n будут встречаться часто, другие – намного реже, но даже вероятность того, что в эксперименте будет получено огромное значение n, соответствующее одновременному распаду всех ядер 137Cs, не равна нулю.

Следует заметить на принципиально разные причины «разброса» экспериментальных данных в сериях измерений при исследовании случайных и неслучайных величин. В первом случае меняется, как сказано выше, сама измеряемая величина, во втором – случайным образом меняются отклонения измеренных значений от истинного значения исследуемой величины. Вызываются эти отклонения множеством неконтролируемых малых внешних воздействий на прибор, меняющихся случайным образом, как по величине, так и по знаку.

-

(рис 1.1(Схема распада ¹³⁷Сs))

Среднее значение, вычисленное по результатам измерений случайной величины, является очень важным параметром, но само по себе случайную величину не характеризуют (как и результат любого конкретного измерения). Исчерпывающей характеристикой случайной величины является функция, описывающая вероятность появления того или иного ее значения.

2. Механизм распада

β^– - распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и электронное антинейтрино: .

На фундаментальном уровне (показанном на Фейнмановской диаграмме) это обусловлено превращением d-кварка в u-кварк с испусканием виртуального W^– - бозона, который, в свою очередь, распадается на электрон и антинейтрино.

( рис 1.2 (Диаграмма Фейнмана для бета-распада нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино при участии тяжёлого W-бозона))

Свободный нейтрон также испытывает β — распад. Это обусловлено тем, что масса нейтрона больше, чем суммарная масса протона, электрона и антинейтрино. Связанный в ядре нейтрон может распадаться по этому каналу только в том случае, если масса материнского атома Mi больше массы дочернего атома Mf (или, вообще говоря, если полная энергия начального состояния больше полной энергии любого возможного конечного состояния). Разность (Mi − Mf)·c2 = Qβ называется доступной энергией бета-распада. Она совпадает с суммарной кинетической энергией движущихся после распада частиц — электрона, антинейтрино и дочернего ядра. Если пренебречь вкладом ядра отдачи, то доступная энергия, выделившаяся при бета-распаде, распределяется в виде кинетической энергии между электроном и антинейтрино, причём это распределение непрерывно: каждая из двух частиц может иметь кинетическую энергию, лежащую в пределах от 0 до Qβ. Закон сохранения энергии разрешает β^–-распад лишь при неотрицательном Qβ

(рис1.3 ( Бета-минус-распад атомного ядра))

Когда протон и нейтрон являются частями атомного ядра, процессы бета-распада превращают один химический элемент в другой, соседний по таблице Менделеева. Например:

 ( -распад),

 ( -распад),

 (электронный захват).

Бета-распад не меняет число нуклонов в ядре A, но меняет только его заряд Z (а также число нейтронов N).