Энергия связи ядра
Равенство энергии связи на нуклон ~ 8 MэВ для всех ядер с A > 50.
Энергия связи на одну частицу, МэВ
Массовое число A
А > 50: насыщение ядерных сил – возможность для отдельного нуклона
образовывать связи только с ограниченным числом других соседних нуклонов.
11
РАДИОАКТИВНОСТЬ
12
Радиоактивность
1896: рождение ядерной физики – французский физик Генри Беккерель (1852-1908) - обнаружение радиоактивности урана.
Испускание невидимого излучения кристаллами uranyl potassium sulfate.
Самопроизвольное излучение с высокой проникающей способностью (засвечивание защищенных фотопластинок и ионизация газов).
Мария Кюри
польский ученый (1867-1934)
Процесс самопроизвольной эмиссии излучения ураном - радиоактивность.
Еще более высокая радиоактивность у некоторых других веществ.
Maрия и Пьер Кюри - изучение радиоактивности (Нобелевская премия по физике в 1903 году).
Открытие двух ранее неизвестных р/а элементов, названных полонием и радием.
13
Радиоактивность
Излучение, испускаемое р/а веществами, - результат распада (деления) нестабильных ядер.
Три типа распада р/а веществ:
•альфа ( ) - распад - испускание альфа-частицы (ядра 4He);
•бета ( ) - распад - испускание либо электрона, либо позитрона;
•гамма ( ) – распад - испускание гамма-лучей (высокоэнергетичных
фотонов).
Позитрон - частица, во всех аспектах подобная электрону, исключение: равенство заряда позитрона +e.
Позитрон e+ - частица aнтивещества - двойник пo отношению к электрону e-.
14
Радиоактивность
Разделение излучения р/а источников в магнитном поле: три компоненты в результате отклонения заряженных частиц.
Свинец
Радиоактивный
источник
Плоский
детектор
Две компоненты (альфа-частицы и электроны) - отклонение в противоположных направлениях,
oдна компонента (гамма-лучи) - отсутствие отклонения.
Три типа излучения – различная проникающая способность.
Альфа-частицы - затрудненное проникновение сквозь лист бумаги.
Бета-частицы - проникновение сквозь лист алюминия толщиной в несколько миллиметров.
Гамма-лучи - проникновение сквозь несколько сантиметров свинца.
15
Радиоактивность
Вероятностная природа процесса распада - описание с помощью статистической физики.
Пропорциональность скорости распада в веществе числу еще не распавшихся р/а ядер N.
dN |
N |
- постоянная распада (вероятность |
dt |
распада в расчете на нуклон в секунду). |
Отрицательное значение dN/dt – убывание N со временем.
dN |
dt |
N N0e t |
N |
|
|
N0 - число нераспавшихся р/а ядер при t = 0.
Экспоненциальное во времени уменьшение числа нераспавшихся р/а ядер в веществе.
16
Радиоактивность
Расчет скорости распада R (числа распадов в секунду)
dN N |
N N0e t |
|||||
dt |
|
|
||||
R |
|
dN |
|
N N |
e t R e t , |
|
|
|
|||||
|
|
dt |
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
где R0=N0 - скорость распада при t = 0.
Скорость распада R атомов – активность вещества.
17
Радиоактивность
Время полураспада р/а вещества – время, за которое распадется половина ядер в веществе.
N N0 / 2 |
и t T1/ 2 |
|
N N0e t |
||||||||
|
N0 |
N |
e T1/ 2 |
T |
ln 2 |
0.693 |
|
||||
|
|
|
|||||||||
2 |
|
0 |
|
|
1/ 2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
T1/2 |
|
2T1/2 |
3T1/2 |
|
nT1/2 |
|
Число нераспав- |
|
N0/2 |
|
N0/4 |
N0/8 |
|
N0/2n |
||||
шихся р/а ядер |
|
|
|
|
|
|
|
||||
18
Радиоактивность
Кюри (Ки) - часто используемая единица измерения активности, 1 Ки 3,7 × 1010 распадов/с.
1 Кюри aктивность 1 г радия.
Беккерель - единица активности в СИ, 1 Бк 1 распад/с.
1 Ки 3.7 × 1010 Бк.
Кюри - довольно большая единица, более часто используются миллиКюри и микроКюри.
19
Процессы распада
20