МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «ЧелГУ»)

Физический факультет

Кафедра физики

отчет

по лабораторной работе №6

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ СПЕКТРА БЕТА-ЧАСТИЦ МЕТОДОМ ПОГЛОЩЕНИЯ

ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ
Агеев А.А.
Академическая группа	ФФ-304	Курс	3
(подпись) « » 2025г.
ПРОВЕРИЛ
Воронин Д.С.
ОЦЕНКА:
(подпись) « » 2025г.

Челябинск

2025

Цель работы: найти верхнюю границу β-спектра по результатам измерения интенсивности излучения за поглотителями различной толщины.

Общие сведения.

β-распадом называется процесс самопроизвольного превращения нестабильного ядра с испусканием электрона (позитрона) или захватом электрона.

В конечном итоге образуется три частицы (электрон, нейтрино и дочернее ядро), а законов сохранения, определяющих распределение энергии и импульса, два, энергия электрона не определена однозначно. Энергия, выделяемая при β-распаде

распределяется между электроном и антинейтрино (масса ядра на несколько порядков больше, и ему достается незначительная энергия). В этой формуле M_X , M_Y и m_e - массы исходного, дочернего ядер и электрона, соответственно.

Экспериментальное определение этой величины для изотопов ⁹⁰Sr+⁹⁰Y и есть цель настоящей работы.

Счет импульсов от газоразрядного счетчика, регистрирующего β-частицы, производится на установке, схема которой показана на рис.1.

Рис. 1 – Схема экспериментальной установки (1-источник частиц; 2-детектор частиц; 3-регистратор; 4-источник питания; 5- этажерка; 6-диафрагма; 7-поглотители)

Если на пути β-частиц поставить поглотитель, то они будут терять энергию и рассеиваться. Энергия расходуется в основном на ионизацию и возбуждение атомов среды. Известна зависимость коэффициента поглощения µ от максимальной энергии β-спектра. Массовый коэффициент поглощения (в единицах см² /г)

По экспериментальной кривой поглощения находим коэффициент поглощения и вычисляем максимальную энергию β-спектра.

Контрольные вопросы:

1.Что мы понимаем под бета-частицей?

Бета-частицы — это электроны и позитроны, которые вылетают из атомных ядер некоторых радиоактивных веществ при радиоактивном бета-распаде.

2.Чему равна масса бета-частицы в МэВ, и по отношению к протону?

Масса бета-частицы (электрона) составляет 9,1 × 10^-31 кг. Масса бета-частицы равна 1/1837 массы протона.

З. Что мы понимаем под зарядом частицы (электронным, лептонным, барионным).

Под зарядом частицы понимают различные квантовые числа, которые характеризуют определённые физические свойства элементарных частиц. 

Электрический заряд — это электрический заряд частицы, который является целым кратным фундаментального заряда е=1,6·Кл (е — элементарный заряд, численно равный заряду электрона или протона). 

Лептонный заряд (лептонное число, L) — внутренняя характеристика лептонов: L=+1 для лептонов и -1 для антилептонов. 

Барионный заряд (барионное число, B) — особое квантовое число, характеризующее барионы: для барионов B=1, для античастиц B=−1. 

4. Современная оценка размеров бета-частицы.

У электрона нет чётко определённого размера. Это квантовая сущность, управляемая законами вероятности и неопределённости. 

Несколько подходов к определению радиуса электрона:

• Классический радиус электрона. Эта величина получается из классической теории электромагнетизма и равна приблизительно 2,8×10⁻¹⁵ метра. Однако она не соответствует действительности, так как не учитывает квантовую природу электрона. 

• Комптоновская длина волны. Эта величина определяется как отношение постоянной Планка к массе электрона, умноженное на скорость света. Она равна приблизительно 2,4×10⁻¹² метра. Комптоновская длина волны может рассматриваться как минимальный размер, который можно приписать электрону. 

• Размер электрона в Стандартной Модели. Согласно Стандартной Модели физики элементарных частиц, электрон — это точечная частица, то есть его размер равен нулю.