6.0 Ядро
.pdf
Пьер Кюри
(1859-1906)
Мари́я Склодо́вская-Кюри́
(1867-1934)
Открыли новые элементы: Ra, Po
Альфа - распад
•Альфа-распад наблюдается только у тяжёлых ядер (Z > 82, A > 200 ).
•Альфа-частица испытывает туннельный переход через кулоновский барьер в ядре, поэтому альфа-распад является существенно квантовым процессом.
• Правило смещения для α распада |
AZ X AZ 42Y 24He |
• -частица имеет скорость 1,4 107… 2 107 м/c,
• это соответствует энергиям 4,0… 8,8 МэВ,
•обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей
Бета - распад
• Радиоактивный распад, обусловленный слабым взаимодействием внутри
ядра: |
~ |
1 1 0 0 |
|
0 n 1p 1e 0 |
e |
• Правило смещения для β распада: |
AZ X Z A1Y 10 e |
• поток электронов имеет скорость 108… 0,99∙с м/c,
•ионизирующая способность примерно на два порядка меньше, а проникающая гораздо больше, чем у -частиц
Гамма излучение
Гамма квант
Возбужденное ядро → через t < 1 нс
•Не является самостоятельным, а сопровождает
и распады,
•кванты обладают нулевой массой покоя,
•не имеют заряда,
•не могут замедляться в среде, а могут либо поглощаться, либо рассеиваться,
•λ ~ 10-10 м – обладают ярко выраженными корпускулярными свойствами
Схема опыта по обнаружению α-, β-, γ - излучений
К – свинцовый контейнер,
П – радиоактивный препарат,
Ф – фотопластинка, B – магнитное поле
- распад. Позитрон
Аннигиляция позитрона и электрона при их столкновении:
0 e 0e 2 |
0 |
|
-1 1 |
0 |
|
Фредерик и Ирен Жолио-Кюри в 1934 г. обнаружили распад
105 B42 He137 N* 01n
13 N* 13C 0e0 7 6 1 0
Позитрон 0 e рождается в
1
результате превращения связанного в ядре протона:
1 p1n 0e0 |
|
1 0 1 0 |
|
Ядерные реакции
• Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе и с –квантами) или друг с другом.
• Уравнение ядерной реакции: X a Y b Q
X, Y исходное и конечное ядра;
а, b бомбардирующая и испускаемая частицы; Q – энергия реакции:
Q > 0 – экзотермическая; |
Q < 0 - эндотермическая |
|
Q ( miнач |
mконj ) c2 |
(8) |
i |
j |
|
• При ядерных реакциях сохраняются суммы зарядовых и массовых чисел
Первая в истории ядерная реакция (Резерфорд) 1919 г.
147 N42 He178 O11p
Выделяется или поглощается энергия в этой реакции ? Массы ядер, участвующих в реакции:
m 147 N |
|
|
|
||||||
2,3252 10 26 |
кг |
|
14,00307 а.е.м. |
|
|||||
m 4 He |
6,6463 10 27 |
кг |
|
4,00260 а.е.м. |
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m 178 O |
2,8227 10 26кг |
|
16,99913 а.е.м. |
|
|||||
m 11 p |
1,6726 10 27кг |
|
1,00728 а.е.м. |
|
|||||
Q |
|
|
|
|
|||||
m m |
m m c2 1,17 10 13Дж |
||||||||
|
|
N |
|
He |
O |
p |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
mN |
mHe |
mO mp 931,49 0,69 МэВ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реакция деления ядра
• Деление тяжелых ядер под действием нейтронов (и других частиц) на несколько более легких ядер (осколков), чаще всего на два ядра, близких по массе.
•Особенность деления ядер - испускание двух-трех вторичных нейтронов, называемых нейтронами деления.
•В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана.
•Уран встречается в природе в виде двух изотопов:
238U 235U
92 (99,3 %) и 92 (0,7 %).
При этом реакция деления 23592 U наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра 23892 U вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.
Отто Ган |
Фриц Штрассман |
(1879-1968) |
(1902-1980) |
|