84. Ефект втрати парності при бета розпаді. Дослід By

Під час вивчення процесів β-розпаду зроблене одне з найбільш фундаментальних фізичних відкриттів – втрата парності у разі слабких взаємодій. У 1957 р. з’ясовано, що під час слабких взаємодій, а отже, і під час β-розпаду, не виявляється явище право-лівої симетрії. Вперше це чіткопоказане в досліді Ц. Ву, виконаному за пропозицією Ц. Лі і Ч. Янга. Вчені висловили гіпотезу про втрату парності в слабких взаємодіях. Відкидаючи численні суто технічні деталі цього складного досліду, розглянемо тільки

його принципову схему, зображену на рис. 11.10.

Рис. 11.10. Принципова схема досліду Ц. Ву з виявлення незбереження

парності в разі β-перетворенні рис. 11.10

Зразок, що містить β-активний ізотоп ₂₇Со^60, поміщений у магнітне поле кругового струму. Для досліду цей ізотоп вибраний тому, що в нього великий спін I = 5 і, відповідно, магнітний момент. Поле з індукцією поляризує ядра ₂₇Со⁶⁰, тобто орієнтує їхні магнітні моменти вздовж поля. Стрілками, нанесеними по колу, показано напрями швидкостей електронів усередині провідника. Вся система дзеркально-симетрична щодо площини, у якій розміщений круговий струм. Тому, здавалось би, й інтенсивністьвипромінюваних β-електронів повинна бути однаковою по обидва боки від плошини симетрії. Однак на експерименті спостерігали різку асиметрію. З одного боку площини вилітало приблизно на 40 % більше електронів, ніж зіншого. Отже, дослід Ц. Ву виявив асиметрію слабких взаємодій щодо відбивання в площині, або це те саме, що й стосовно правого і лівого. Тобто можна сказати, що правим буде гвинт, який переміщається в той бік, де інтенсивність β-випромінювання є меншою, якщо гвинт крутити в напрямі кругового струму. Ця асиметрія щодо правого та лівого і є порушенням закону збереження парності в слабких взаємодіях.

85. Спіральність нейтрино

Порушення закону збереження парності пояснено в рамках теорії нейтрино, що має певну кругову поляризацію (спіральність). У цій теорії приймають, що нейтрино повинно відрізнятись від антинейтрино круговою поляризацією. Для пояснення експериментальних даних необхідно було припустити, що нейтрино має нагадувати фотон з лівою круговою поляризацією, а антинейтрино – фотон з правою круговою поляризацією. Таку кругову (повздовжню) поляризацію нейтрино прийнято називати

спіральністю. Нейтрино має ліву спіральність, а антинейтрино – праву

(рис. 11.11, а).

Рис. 11.11. Спіральність частинок: а – нейтрино й антинейтрино,

б – μ--частинок.

Для того, щоб спіральність зберігалась у разі переходу від однієї лоренцівської системи координат до іншої й тому могла бути використана як характеристика нейтрино, необхідно прийняти масу нейтрино m_v=0 . На

рис. 11.11, б показано розпад π-мезона, що перебуває в стані спокою, на μ-частинку і нейтрино (π⁺ →μ⁺ + ν;π⁻ →μ⁻ + ). З рис. 11.11 видно, що μ-частинкам також необхідно приписати спіральність: μ--частинка має праву спіральність, а μ+-частинка – ліву. Під час спонтанного розпаду частинок і розпаду ядер виникатиме асиметрія в розподілі продуктів розпаду, яку й спостерігають вексперименті.

86. Загальні закономірності ядерних перетворень(???? Не знаю чи правильна відповідь)

Ядерні реакції – це штучне перетворення ядер одних хімічних елементів в ядра інших хімічних елементів під дією на ядра – мішені частинок-снарядів.

Ядерні реакції відбуваються з виконанням законів збереження сумарного масового числа ( верхні індекси ) і сумарного електричного заряду ( нижні індекси ). При здійсненні ядерних реакцій виконуються також закон збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу тощо.

Ядерні реакції можуть бути ендотермічними ( з поглинанням енергії ) і екзотермічними ( з виділенням енергії ).

Найменша енергія частинки-снаряду при якій можлива ендотермічна ядерна реакція, називається енергетичним порогом ядерної реакції.

Екзотермічні реакції не мають енергетичного порога і можуть відбуватись при будь-яких значеннях енергії частинок-снарядів. Однак імовірність ядерних перетворень зростає з ростом енергії частинок -снарядів. В ядерній реакції, яку спостерігав Резерфорд у 1919 році, вперше виявлено вільні протони, які до цього часу ще не реєструвались. Ця ядерна реакція відбувається протягом дуже малого часу необхідного для пролітання нуклоном з швидкістю, близькою до швидкості світла, через ядро. Такі реакції називають прямими ядерними реакціями.

В 1930 році здійснена пряма ядерна реакція взаємодії α- частинки з ядром берилію і утворенням вільних нейтронів. Нейтронне випромінювання мало досить велику проникну здатність через відсутність електричного заряду.

З відкриттям нейтронів (Чедвік, 1932р.) розпочалась ера різноманітних ядерних реакцій.

В основі переважної більшості ядерних реакцій є зіткнення частинок-снарядів ( до яких відносяться нейтрони,α-частинки, протони, дейтрони ) з ядрами-мішенями. Частинка-снаряд повинна мати достатню енергію для подолання значного потенціального бар’єра кулонівських сил відштовхування ядра-мішені. Проникнувши в ядро-мішень частинка-снаряд застрягає в ньому, передаючи при цьому свою енергію значному числу нуклонів в радіусі дії ядерних сил. Якщо ядро-мішень, одержавши таку енергію, стає збудженим протягом часу то такі ядерні реакції відбуваються через складене або компаунд-ядро.

Складене, або компаунд-ядро через час переходить в нормальний стан, випромінюючи іншу частинку.

.Серед ядерних реакцій, які відбуваються через складене ядро слід відмітити ядерні реакції відриву і ядерні реакції захоплення.

При ядерних реакціях відриву частинки – снаряди (дейтрони) віддають ядру – мішені або один протон, або один нейтрон

При ядерних реакціях захоплення ядро – мішень поглинувши один протон, або один нейтрон випромінює дейтрон.

Прямі ядерні реакції, а також ті, які відбуваються через складене ядро, потребують досить великих енергій налітаючих частинок.

Якщо складене ядро переходить в нормальний стан через час значно більший то говорять, що в такому випадку відбувається штучна радіоактивність.