Понятие об устойчивости ядра
Для ядерных сил существует, как мы уже говорили, эффект насыщения. Следовательно, отрицательная потенциальная энергия ядерных сил постоянна.
Для электростатических же сил отталкивания протонов эффекта насыщения не существует. Т.е. положительная энергия электростатического взаимодействия растет с увеличением числа протонов в ядре.
Поэтому, чтобы энергия ядра была минимальной, с ростом массового числа относительное число протонов убывает, а относительное число нейтронов возрастает.
Существует
определенное значение
,
равное
,
при котором ядро является устойчивым
Если
в данном ядре
(т.е. избыток нейтронов), то это ядро
будет превращаться в устойчивое состояние
путем
распада.
Если
в данном ядре
(т.е. недостаток нейтронов), то ядро
будет превращаться в устойчивое путем
-распада,
-распада,
-захвата.
Следовательно, появляются идеи для получения искусственной радиоактивности нужного типа.
1. Если обогащать (бомбардировать) ядра лишними протонами, то ядро перейдет в разряд неустойчивых с и будет распадаться по схеме -распад.
2. Если обогащать (бомбардировать) ядра лишними нейтронами, то получим неустойчивое ядро типа , которое будет распадаться путем -распада.
Лекция 17(2 часа)
Ядерные реакции и элементарные частицы
(Цепная реакция деления. Коэффициент размножения нейтронов. Критическая масса. Атомная бомба и ядерный реактор. Реакция синтеза атомных ядер. Неуправляемая термоядерная реакция. Классификация элементарных частиц. Частицы и античастицы. Лептоны и адроны, кварки. Современная физическая картина мира.)
Ядерные реакции
Ядерной
реакцией называется процесс взаимодействия
ядерного ядра с элементарной частицей
или с другим ядром, приводящий к
преобразованию ядра. При этом
взаимодействующие частицы должны
сблизиться до расстояний порядка
.
Ядерные реакции символически записывают в виде:
В
качестве частиц
могут быть нейтрон
,
протон
,
ядро тяжелого водорода
- дейтон,
-частицы,
-кванты.
При этом реакции идут как с выделением,
так и с поглощением тепла.
Реакции с медленными частицами
Реакции с медленными частицами идут по схеме:
Здесь
‑ компаунд ядро ‑ возбужденное
ядро
,
поглотившее частицу
.
Если
,
то такой процесс называют рассеянием
частицы на ядре
.
Если при этом
,
то такое рассеяние называется упругим
рассеянием. Если же
,
то такое рассеяние называется неупругим
рассеянием.
Но
рассеяние ‑ не ядерная реакция.
Ядерная реакция будет тогда, когда
частица
не тождественна частице
.
То, что при реакции с медленными частицами действительно имеет место образования компаунд ядра, показывают такие цифры.
За
ядерную единицу времени принимают
промежуток времени, который необходим
частице с энергией в
пройти расстояние, равное диаметру
ядра
.
Энергии
соответствует скорость, порядка
.
Следовательно, ядерное время будет
равно:
Среднее время жизни компаунд-ядра
т.е.
намного превосходит ядерное время
.
Следовательно, распад компаунд-ядра
представляет собой процесс, не зависящий
от первого этапа реакции.
Одно и тоже компаунд-ядро может распадаться различными путями, причем вероятность этих путей не зависит от способа образования компаунд-ядра.