5. Спин бета-частицы – что это?
Спин бета-частицы — это собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с её перемещением в пространстве как целого.
Во время бета-распада нестабильное ядро испускает бета-частицу (электрон) с определённой ориентацией спина. Это направление вращения может определять направление испускаемой частицы, а также может влиять на энергию и импульс частицы.
Спин измеряется в единицах углового момента, называемых спиновыми квантовыми числами, и может быть целым (0, 1, 2, ...) или полуцелым (1/2, 3/2, ...). Частицы с целым спином называются бозонами, с полуцелым — фермионами.
6. Основной закон радиоактивного распада.
Основной закон радиоактивного распада гласит, что за равные промежутки времени подвергается распаду постоянная часть от общего количества имеющихся в данный момент атомов радиоактивного изотопа.
Уравнение радиоактивного распада в дифференциальной форме имеет вид: −dN/dt = λN = A, где N — число атомов, не претерпевших распад к моменту времени t, λ — константа, А — радиоактивность радионуклида.
Коэффициент пропорциональности λ называется константой (постоянной) радиоактивного распада (радиоактивной постоянной) и равен вероятности распада каждого отдельного ядра за единицу времени. Константа λ характеризует неустойчивость ядер радиоактивного изотопа.
Смысл основного закона в том, что за равные промежутки времени подвергается распаду постоянная часть от общего количества имеющихся в данный момент атомов радиоактивного изотопа.
7. Бета - распад. Спектр бета-частиц. Нейтрино.
Бета-распад — это самопроизвольное взаимное превращение внутриядерных нейтронов и протонов, происходящее с испусканием или поглощением электронов.
Существуют три типа бета-распада — β−-распад, β+-распад и e-захват. При β−-распаде нейтрон испускает электрон и электронное антинейтрино, превращаясь в протон. При β+-распаде в ядре с избытком протонов один из протонов испускает позитрон и электронное нейтрино, превращаясь в нейтрон.
Спектр бета-частиц является непрерывным. Он начинается от нуля и продолжается до верхней границы, которая по закону сохранения энергии равна разности полных энергий начального и конечного ядер (минус энергии покоя электрона и нейтрино).
Нейтрино — это незаряженная и практически безмассовая частица. В процессе бета-распада нейтрино уносит некоторую (случайную) часть энергии и импульса.
8. Чем обусловлен непрерывный характер спектра бета-частицы?
Непрерывный характер спектра бета-частиц обусловлен тем, что в процессе бета-распада участвует и третья частица: электронное нейтрино или антинейтрино.
Без учёта третьей частицы невозможно получить непрерывный спектр испускаемых частиц при заданной разности энергий исходного и конечного ядра. Законы сохранения энергии и импульса дают единственное решение в двухчастичном процессе, что должно приводить к дискретному спектру.
В конечном состоянии образуется ядро, электрон и лёгкая нейтральная частица — нейтрино (антинейтрино). Так как масса ядра гораздо больше масс электрона и нейтрино, энергия бета-распада уносится лёгкими частицами. Распределение энергии между электроном и этой нейтральной частицей приводит к непрерывному бета-спектру электрона.
9.Ядра изотопа 29Сu 64 могут испытывать бета-распад: а.) с испусканием электрона; б) с испусканием позитрона; в) с захватом одного из атомных электронов. Воспроизведите схемы распадов для этих 3-х случаев.
10. Как узнать величину максимальной энергии бета-частиц при известной схеме распада. Приведите пример.
Максимальную энергию β-частиц в спектре (на рисунке Eмакс =1.71 МэВ) называют верхней границей β-спектра.
Рис. - β-спектр P-32 и схема его распада
11. Какие процессы определяют вид кривой поглощения заряженных частиц?
Вид кривой поглощения заряженных частиц определяют различные процессы, которые происходят при их взаимодействии с веществом:
Ионизация атомов вещества. Заряженные частицы взаимодействуют с атомными электронами, что приводит к потере энергии частицы и изменению траектории её движения.
Рассеяние кулоновскими полями ядер. Частицы рассеиваются, что также влияет на вид кривой поглощения.
Ядерные реакции и вторичные эффекты. Например, пучок высокоэнергетических электронов порождает в веществе мощный поток γ-квантов.
Вид кривой поглощения зависит от типа частиц и их энергии, а также от таких характеристик вещества, как плотность, атомный номер, средний ионизационный потенциал.