Ядреная физика

Радиоактивность – способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра, при этом процесс превращения сопровождается испусканием различных частиц.

Термоядерная реакция - это слипание легких ядер (гелий, водород) при температурах порядке сотен миллионов градусов (по своей сути, она прямо противоположна радиоактивному распаду). Термоядерная реакция протекает с большим выделением энергии, чем радиоактивный распад. Термоядерные бомбы называют водородными. Реакция термоядерного слияния трития и дейтерия сулит создание неограниченного источника энергии. Сложность в том, что тритий не встречается в чистом виде в природе, он сам возникает в процессе термоядерной реакции. Большим плюсом еще является то, что никаких отходов при такой реакции не образовывается.

Опыт Резерфорда: в толстый сосуд из свинца поместить частицу радия и сверху подвесить пластину из свинца. Излучение радия сосредоточилось в центральном месте пластины. Потом тот же самый опыт он проделал, поместив конструкцию между магнитом. Радий стал испускать 3 пучка, два сбоку и один центральный (свинец не пропускает радиоактивное излучение). Причем пучки делились на положительно, отрицательно и не заряженные. Первый назвали альфа-частицами, вторые - бета, нейтральные - гамма частицами. Это были протон, электрон и нейтрон.

Изотопы – вещества, имеющие одинаковый состав и свойства, кроме случаев радиоактивного распада и массы. В таблице Менделеева помещены в одинаковые клеточки (отсюда и название – изотоп), причем ядра у изначальных элементов могут быть как радиоактивными (не стабильными), так и стабильными (к примеру - изотопы водорода - протий, дейтерий и тритий. Они содержат одинаковое кол-во протонов, но разное число нейтронов. Дейтерий по массе больше водорода в 2 раза и стабилен. Тритий – в три раза, бета – радиоктивен). Все химические элементы в таблице Менделеева с порядковым номером более 83 – являются радиоактивными.

При делении ядер урана весом в 1 гр. выделяется такое же кол-во энергии, как при сгорании 2, 5 тонн нефти.

Критическая масса вещества – наименьшая масса делящегося вещества, при которой все еще возможно протекание цепной ядерной реакции. Если масса больше критической - происходит взрыв, меньше - реакция деления ядер затухает.

Цепная ядерная реакция при делении ядер урана (ядерная бомба) происходит, потому что при делении ядра на большой скорости разлетаются нейтроны. Будучи свободными, они ударяются об ядра других атомов, чем запускают деление. При радиоактивном делении ядра урана испускаются два-три нейтрона и гамма-излучение. Иногда распад предполагает высвобождение электрона и антинейтрино. В таких случаях мы получаем первый трансурановый элемент - нептуний, период полураспада которого два дня. Период полураспада – время, за которое распадается половина первоначального числа радиоактивных атомов. В процессе распада образуется плутоний, а вот его период полураспада уже составляет 24 000 лет. Самый большой период полураспада у изотопа, названного технецием (порядковый номер 43) – около миллиона лет.

Спектральный анализ – метод распознавания из каких элементов состоит вещество. Каждый элемент обладает исключительным, своим спектром, и зависит только от атомов, его составляющих. Благодаря такому анализу, открыты такие вещества, как цезий и исследован состав солнца.