Ядерные силы. Модель ядра

Между нуклонами в ядре действуют силы, во много раз большие сил кулоновского отталкивания. Эти силы имеют характер притяжения и удерживают нуклоны на расстояниях r~10^-15м друг от друга.

Ядерные силы относятся к классу так называемых сильных взаимодействий. Основные свойства:

1. Ядерные силы являются силами притяжения.

2. Ядерные силы – короткодействующие (радиус действия имеет порядок 10^-15м).

3. Ядерным силам свойственна зарядовая независимость, то есть они имеют неэлектрическую природу.

4. Ядерным силам свойственно насыщение, то есть каждый нуклон в ядре взаимодействует лишь с определенным числом соседей.

5. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов (например, образуется лишь при сонаправленных спинах протона и нейтрона).

6. Ядерные силы не являются центральными.

8.2. Радиоактивность

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождающееся испусканием элементарных частиц. Этот процесс характерен лишь для нестабильных ядер. Радиоактивность бывает естественной (в природных условиях) и искусственной (при ядерных реакциях).

Время, за которое распадается половина всех имевшихся в начальный момент ядер, называется периодом полураспада Т.

Пусть – начальное число радиоактивных ядер (в момент времени t = 0). Тогда по истечении периода полураспада Т число нераспавшихся ядер будет равно . Спустя еще один период полураспада это число станет равным

.

По истечении времени t = nT , т.е. спустя n периодов полураспада радиоактивных ядер останется:

_.

Поскольку , то

_.

Это и есть основной закон радиоактивного распада; здесь – начальное число радиоактивных ядер, - число нераспавшихся ядер к моменту времени .

8.3. Виды радиоактивных излучений

Процесс радиоактивного распада сопровождается тремя видами излучения:

1. - излучение (в магнитном поле ведет себя как поток положительно заряженных частиц);

2. - излучение (в магнитном поле ведет себя как поток отрицательно заряженных частиц);

3. - лучи (на магнитное поле не реагируют).

1. -лучи – это поток ядер гелия (-частиц). Схема распада:

().

-частицы имеют постоянную скорость и кинетическую энергию порядка нескольких МэВ. Поток частиц полностью задерживается листом бумаги, в воздухе их пробег составляет сантиметры.

2. - распад или электронный распад.

(),

где - электрон; - антинейтрино;Pa – протактиний.

Кинетическая энергия вылетевших электронов имеет самые разнообразные значения от 0 _до Е_max, т.е. – спектр энергий непрерывный. Участие в -распаде антинейтрино диктуется законом сохранения момента импульса.

3. -излучение (с энергией квантов Е = 10 кэВ 5 МэВ).

- лучи в виде самостоятельного радиоактивного излучения среди естественно-радиоактивных веществ не встречаются.

Правила радиоактивного смещения

Если в процессе радиоактивного превращения есть - лучи, то в таблице Менделеева происходит переход на 2 клетки вперед (к началу таблицы), если- распад, то на одну клетку дальше от начала таблицы Менделеева. Правила смещения являются следствием законов сохранения зарядового(Z) и массового (А) чисел.

В результате радиоактивного распада могут возникать нестабильные ядра. Процесс продолжается до образования стабильного элемента (радиоактивные семейства): - семейство урана,- семейство тория.

При ядерных реакциях выполняются следующие основные законы сохранения:

1. элементарного заряда;

2. числа нуклонов (в реакциях без античастиц);

3. энергии (полная энергия всех продуктов реакции не изменяется);

4. импульса и момента импульса

Экспозиционная доза облучения: - отношение суммы электрических зарядов всех ионоводного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе к массе этого воздуха.

Единица измерения экспозиционной дозы облучения (устаревшая, но в практике применяемая) – рентген (Р); ^. Вместо рентгена в СИ с 1979 г. используется зиверт (обозначение: Зв, Sv). 1 зиверт = 100 рентген с оговоркой, что рассматривается биологическое действие рентгеновского излучения.