подгон 2018 (легендарный) / 1 курс-20241122T213915Z-001 / _2_ Физика / 2 семестр / Теория_доки / Lec16

ивн е изо оп

арак ериз

ипом радиоак ивного ра пада (D, E ). Не

е

-

в е

абил н

изо опов дл

в е

лемен ов

Z !83 . У о

ал н

лемен ов

е

в

реднем по

ри изо опа. На ри

нке

пло

ной кривой показана зави имо

N о

Z

дл

ой ив

дер (п нк иром показана зави имо

Z=N). Видно,

о

вели ением пор дкового номера в

ой ив

дра

и ло ней ронов

вно пре-

в

ае

и ло про онов. Наиболее

ой ив

дра

е н ми

и лами про онов и

ней ронов ( 24 He,168 O и др.).

Межд

н клонами дей

в

дерн

е ил

при

жени ,

держива

ие и

в дре не

мо р

на

ил ное (на

ол малом ра

о нии) к лонов кое о

алкива-

ние про онов и дл

разделени

дра на н клон

необ одимо

овер

и

положи-

ел н

рабо

. Вели ин

ой рабо

наз

ва

нергией св зи

дра. С и пол зо-

ванием

орм л

Эйн

ейна дл

в зи ма

и

нергии пред

авим

нерги

в зи

дра ZA X как

E

в

(Zm

p

Nm m )c2

'mc2

n

В первом приближении

нерги

в зи пропор ионал на

и л

н клонов в

дре,

.е.

и л A .

Дл

более

о ного анализа и -

H, М В

пол з

дел н

нерги

св зи,

опре-

8

дел ем

как H

E в / A ,

.е.

нерги

в -

6

зи

на

н клон.

На

ри

нке

изображена

4

примерна

зави имо

H

о

A .

Из гра-

2

ика

лед е ,

о

ро

ом А

дел на

0

50

100

150

200 A

нерги

б

ро возра

ае ( при А < 16),

по ом плавно ра

е

до

ига

при

А | 60 (

в обла

и железа) мак им м 8,8

М В/н клон, по ле

его плавно

б

вае

до 7,6

М В/н клон дл

дра по леднего

природного

лемен а 23892 U . Благодар

резком

ро

H

при мал

A , оказ вае

нерге и е ки в

годн

м

ли ние легки

дер (

ермо дерна

нерги ), а благодар

б

вани

H

при бол

и

A

нерге и е ки в

годн м оказ

вае

деление

же-

л

дер (а омна

нерги ). Термо дерна

нерги

в ра

е е на один н клон в не-

кол ко раз прев

ае

а омн .

2. Ра

а

а

.

Радиоактивност

наз

ва

амопроизвол ное и п

кание

дром одной

или не кол ки

а

и ,

опровожда

ее

его превра

ением в др гое

дро (или

пере одом в др гое

о

о ние). О новн е вид

радиоак ивно

и D ,E , J ра па-

д ,

ко ор

е, не мо р

на разли ие

изи е ки

про е

ов, опи

ва

одним и

ем же равнением радиоактивного распада:

dN

ON ,

dt

где N(t) -

и ло нера пав

и

дер к момен

времени t , O по о нна

ра пада.

Ре

ение

ого

равнени :

N (t) N 0 eOt ,

где N 0 -

и ло

дер при t

0 - наз вае

законом радиоактивного распада.

Чи ло дер, ра пада

и

в едини

времени, наз

ва

активност

радиоак-

ивного образ

а А:

A

dN

ON

A eOt

,

dt

0

где

A0 -

на ал на ак ивно

образ а.

Кроме по

о нной O ,

ввод

период пол -

распада

T1 / 2 -

врем

за ко орое ра падае

половина

дер ( N

N0

/ 2). , а

акже

реднее врем

жизни

дра W

1/ O. Введенн

е

арак ери ики

в зан

оо но е-

ни ми: T1/ 2

ln 2

0,693

0,693W ,

W

1

T1/ 2

1,44T1/ 2 .

O

O

O

ln 2

А

а -

а

а

– радиоак ивное превра

ение

дра, при ко ором и п

кае -

дро гели

24 He ,

ко орое наз

ва

D -

а

и ей и образ е

дро

пор дко-

в м номером Z 2 и ма

ов м

и лом A 4 :

ZA X oZA 42Y 24 He

D - ра пад набл

дае

ол ко

жел

дер ( A t 210, Z t 84 )

нергией D -

а -

и

4÷9 М В.

Б

а -

а

а

– радиоак ивное превра

ение

дра, в ко ором про он пере о-

ди

в ней рон (или наоборо ) и

а

в

лек рон

(или пози рон

) и ней рино

(ан иней рино). О новн

е

ип

E - ра пада:

а) Элек ронн

й E - ра пад:

A

A

~

Z

X oZ 1Y e

Q

(пример – ра пад

ри и

3

3

~

1 H o2 He e

Q )

б) Пози ронн

й E

- ра пад:

A X o

AY e Q

Z

Z 1

(пример ра пад и к

венного изо опа азо а 137 N o136 C e

Q )

в) Элек ронн

й К - за ва :

e AX o

Z

AY Q

Z

1

(пример за ва

дром бора

лек рона из К - оболо ки

e 47Bo37 Li Q , об

но

о-

провождае

арак ери

и е ким рен генов ким изл

ением).

Важн

м о ли ием E -

ра падов,

о

др ги

видов радиоак ивно

и

вл е

,

о,

о они за рагива

не в е

дро, а пред

авл

ак

превра

ени

одного н клона

в др гой. С ем

аки

превра ений дл

пере и ленн

в

е примеров

аков

:

а) n o p e

~

Q

б)

p o n e Q

в)

e p o n Q

Га

а –

а

а

– набл дае

при пере ода

возб жденного

дра на более

низкие

нерге и е кие

ровни без изменени

A и Z , но

и п

канием J - кван ов.

Свободн й н клон не може

и п

ка

J - кван , по кол к

о запре

ено закона-

ми

о ранени

нергии и имп л

а. Однако вн

ри

дра имп л

перера предел -

е

межд

в еми н клонами, и

изл

ение

анови

возможн

м. И п

канием

J - кван ов,

аким образом,

вл е

не вн

рин клонн м,

а вн

ри дерн

м про-

е

ом.

Ядерной реак ией наз

вае

про

е

пере

ройки

дра вида:

a ZAX oZAccY b ,

где: a - нале а

а

а

и а, ZA X -

на ал ное

дро, ZAcc Y - коне ное

дро, b – в

ле-

а

а

а

и а. Ядерн

е реак ии

опровожда

пере

ройкой

дра, .е. мог

прои

оди

ол ко при

ближении в

па

и

в реак и

а

и

до ра

о ни ,

мен

его ради

а

дерного взаимодей

ви

10 15 м.

При заданном

о

аве

а

и

на в оде реак ии об

но реализ е

не кол ко вариан ов

о

ава

а

и

на в

-

оде. Например, рез л

а ом бомбардировки

дер 37 Li

про онами мог

б

:

п-

р гое или не пр гое

олкновение про она

дром, 48 Be J ,

D D и

.д.

3. Э

а

а

а

а

а

.

В на

о

ее врем

изве

н

е

ре

ндамен ал н

взаимодей

ви

Тип взаимодей

ви

Перено

ик взаи-

О но и ел н

й

Ради

взаимо-

модей

ви

параме р « ил

»

дей

ви ,

взаимодей

ви

м

Сил ное

гл

он, g

~ 2 103

10-15

Электромагнитное

отон, J

1

f

Слабое

промеж то н

й

~10-8

10-18

бозон,

W

Гравита ионное

гравитон

~10-15

f

и ри кла

а

лемен арн

а

и :

адрон

–

а и

а

в

ие в ил н

взаимодей

ви

,

леп он –

а

и

не

а

в

ие в

ил ном взаимодей

вии,

ндамен ал н

е бозон

–

а

и

перено

ики взаимодей

ви .

В

лек ромагни ном взаимодей

вии

а

в

в е

а

и

,

облада

ие

лек-

ри е ким зар дом,

а в грави а ионном –

а

и

облада

ие ма

ой.

А

,

а

,

В на

о

ее врем

об

еприн

о,

о в е адрон

(о кр

о более 400 адро-

нов) о

о

из

ндамен ал н

а

и

наз

ваем

а

а

. Спин в е

квар-

ков равен 1/2. Самое необ

ное

вой

во кварков – и

дробн й лек ри е кий за-

р д. Кварки, зар д ко ор

(в едини

а

лемен арного зар да) равен +2/3 наз

ва-

вер ними (о

англий кого up). Кварки

зар дом – 1/3 наз

ва

нижними (о

down). Кварки вл

и

о никами гл

онн

полей,

ко ор

е и о

е

вл

ил ное

взаимодей

вие.

О обенно

ого

взаимодей

ви

вл е

о,

о

гл

он

ами мог

и п

ка

и погло а

гл

он

и и п

ва

ил ное взаимо-

дей

вие др г

др гом. Э о приводи

к

ом ,

о взаимодей

вие кварков возра -

ае

ра

о нием,

и дл

разделени

кварков по ребовала

б

бе коне но бол -

а

нерги . В е поп

ки обнар жи

вободн

е кварки или в би

и

из адро-

нов оказали

не да н

ми, о

амо

е

вование кварков вн

ри адронов под-

верждено к перимен ал но.

В е адрон дел

на а

о

о ие из 3 кварков (адрон

пол е-

л м

пином (

ермион )) и

о

о

ие из кварка и ан икварка (адрон

ел м пином (бозон

)). Ниже в

абли е приведена кваркова

р к

ра про она

и ней рона, а

акже S - мезонов.

Ча

а

Э

а

а

а

а

а

а

u

+2/3

1/2

1/3

d

-1/3

1/2

1/3

p

+1

1/2

(u,u,d)

1

n

0

1/2

(u,d,d)

1

S

1

0

~

)

0

( u , d

S

0

0

0

~

~

0

(u, u ), (d , d )

S

-1

0

~

0

( d, u )

С

е

в

ри пар леп онов: лек рон e и

лек ронное ней рино Qe , м

он P и

м

онное ней рино QP ,

а -леп он W и

а -ней рино QW . Спин в е

леп онов ра-

вен 1/2 . У каждого зар женного леп она е

ан и а

и а. М

он и

а -леп он не-

абил н

. Кажд й зар женн й леп он

а

в е в

лаб взаимодей

ви

в па-

ре

о

воим ней рино.

леп он

пин

зар д

Леп онн

й

Врем

жиз-

С ема ра -

зар д

ни,

пада

e

1/2

-1

+1

e

1/2

+1

-1

Qe

1/2

0

+1

~Qe

1/2

0

-1

P

1/2

-1

+1

2,2 10

6

e

~

Qe QP

P

1/2

+1

-1

2,2 10 6

QP

1/2

0

+1

~

1/2

0

-1

QP

W

1/2

-1

+1

3 10

13

e

~

QW

Qe

W

1/2

+1

-1

3 10

13

~

P QP QW

QW

1/2

0

+1

~QW

1/2

0

-1

Леп он

и кварки образ

кла

ндамен ал н

а

и

(

ермионов) из ко о-

р

« делан

» в е о

ал н

е

а

и

. О об

рол

игра

u,d кварки,

лек рон

e и

лек ронное ней рино Qe

из ко ор

о

авлен

н клон

и а ом

и ко ор

е

определ

од набл

даем

в природе про е

ов. О

ал н

е н клон

и кварки

пол

а

и к

венно в мо

н

кори ел .

С а

а

о

е

вл е

за

е

и п

кани

и погло

ени

промеж

о н

бозонов W (W+, W-,Z0). Е ли зар женн

й леп он и п

кае

зар -

женн й промеж

о н

й бозон,

он превра ае

в

оо ве

в

ее ней рино (и

наоборо , ней рино и п

ка

зар женн

й промеж

о н

й бозон превра ае

в

оо ве

в

ий зар женн

й леп он.

Универ ал но

лаб

взаимодей

вий

про вл е

в

ом,

о промеж о н

е бозон

и п

ка

и погло

а

не

ол ко леп онами, но и кварками. При

ом вер ний кварк u превра

ае

в ниж-

ний d и наоборо . В е про е

лабого взаимодей

ви

прои

од

в обла

и

про

ран

ва размером

10-18м,

.е.

вл

о е н

ми даже по

дерн

м ма

а-

бам.

Например,

изика бе а-ра пада

дер

n o p e

~

води

к

ра пад

d-

Qe

кварка,

в од

его в

о

ав ней рона в

u-

кварк

и п

канием

промеж

о ного

W+

бозона,

ко ор

й за ем превра

ае

в