80.Виды радиоактивного распада и их реакции. Превращение нуклонов.

Радиоакти́вный распа́д — спонтанное изменение состава нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов.

Альфа – распад

В результате альфа-распада радиоактивный элемент превращается в другой элемент, порядковый номер которого на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы, меньше.

Бета-распад

Такой процесс распада нейтронов характерен для ядер с большим количеством нейтронов.

В результате бета-распада образуется новое ядро с таким же массовым числом, но с большим на единицу зарядом.

Гамма - распад - не существует

В процессе радиоактивного излучения ядра атомов могут испускать гамма-кванты. Испускание гамма-квантов не сопровождается распадом ядра атома. Гамма излучение зачастую сопровождает явления альфа- или бета-распада.

При альфа- и бета-распаде новое возникшее ядро первоначально находится в возбужденном состоянии и , когда оно переходит в нормальное состояние, то испускает гамма-кванты (в оптическом или рентгеновском диапазоне волн).

Пpевpащение нейтpона в пpотон сопpовождается поpождением двух новых частиц: электpона и антинейтpино. Схема pаспада имеет вид:

Пpевpащение пpотона в нейтpон сопpовождается поpождением позитpона (антиэлектpона) и нейтpино, осуществляется по схеме:

81.Реакции деления ядер. Реакции синтеза ядер.

Деле́ние ядра́ — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). Деление тяжёлых ядер — экзотермический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.

Ядерный синтез — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые ядра.

В то же время, понятие «Ядерный синтез» включает:

- Разделение ядра исходного, более тяжелого элемента обычно на два легких ядра, с образованием новых химических элементов.

- Соединение двух меньших ядер в одно большее, с образованием нового химического элемента.

82.Общие сведения об элементарных частицах. Классификация элементарных частиц. Фундаментальные частицы.

Дать строгое определение понятия элементарных частиц оказывается затруднительным. В качестве первого приближения можно понимать под элементарными частицами такие микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития физики нельзя представить как объединение других частиц. Во всех наблюдавшихся до сих пор явлениях каждая такая частица ведёт себя как единое целое. Элементарные частицы могут превращаться друг в друга (протон в нейтрон и наоборот, γ-квант в и наоборот и т.д.). В настоящее время общее число известных элементарных частиц (вместе с античастицами) приближается к 400. Пока мы встречались только с электроном (позитроном ), протоном p, нейтроном n, фотоном γ и электронным (анти) нейтрино ( ). Эти частицы стабильны или квазистабильны, и они существуют в природе в свободном или слабосвязанном состоянии. Так, квазистабильные нейтроны входят в состав атомных ядер, многие из которых являются абсолютно устойчивыми. Почти все остальные элементарные частицы крайне нестабильны и образуются во вторичном космическом излучении или получаются в лаборатории с помощью ускорителей, а затем быстро распадаются, превращаясь в конечном итоге в стабильные частицы. Для описания свойств отдельных элементарных частиц вводится целый ряд физических величин, значениями которых они и различаются. Наиболее известными среди них являются масса, среднее время жизни, спин, электрический заряд, магнитный момент.

По величине спина

Все элементарные частицы делятся на два класса:

- бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).

- фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);

По видам взаимодействий

Элементарные частицы делятся на следующие группы:

Составные частицы

- адроны — частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на:

- мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами;

- барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности, относятся частицы, составляющие ядро атома, — протон и нейтрон.

Фундаментальные (бесструктурные) частицы

- лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.

- кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались. Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

- калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:

- фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;

- восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;

три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие;

- гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие.

Переносчиком электромагнитного взаимодействия выступает фотон. Теория электромагнитного взаимодействия была представлена квантовой электродинамикой. Переносчики сильного взаимодействия - глюоны. Глюоны - переносчики взаимодействия между кварками, связывающие их попарно или тройками. Переносчики слабого взаимодействия три частицы - W ± и Z ° бозоны. Они были открыты лишь в 1983 г. Радиус слабого взаимодействия чрезвычайно мал, поэтому его переносчиками должны быть частицы с большими массами покоя. Переносчик гравитационного поля - гравитон. Спин гравитона равен 2. В принципе гравитоны можно зафиксировать в эксперименте. Но поскольку гравитационное взаимодействие очень слабое и в квантовых процессах практически не проявляется, то непосредственно зафиксировать гравитоны очень сложно. Каждый вид частиц играет свою роль в формировании структуры материи и Вселенной.