Законы сохранения ядерных реакций

1. Закон сохранения электрического заряда.

Суммарный электрический заряд продуктов реакции должен равняться суммовому электрическому заряду исходных частиц. Коротко говоря, сумма зарядовых чисел до реакции и после реакции равна.

2. Закон сохранения массового числа.

Суммарное массовое число до реакции и после реакции совпадают.

3. Закон сохранения энергии и импульса

- количество теплоты либо поглощаемое, либо выделяемое в процессе реакции.

> 0 – реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической.

> 0 – реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермическая.

Обратная реакция, идущая по обратной схеме к экзотермической, всегда является эндотермической.

= 0 – реакция представляет собой упругое рассеяние.

4. Закон сохранения барионного заряда

Суммарное число нуклонов в ядерных реакциях сохраняется.

Основные характеристики элементарных частиц

В настоящее время известно более 150 элементарных частиц, которые участвуют в 3 видах взаимодействий.

1. Электромагнитное взаимодействие – обусловливает существование у частицы электрического заряда и считается в настоящее время, что оно переносится фотонами. Интенсивность этого взаимодействия характеризуется некоторой безразмерной

Время взаимодействия 10^-18-10^-20 сек.

Масса покоя и собственная энергия частиц.

Как известно из релятивистской физики, энергия частицы связана с массой покоя

Существуют частицы, для которых - масса покоя, поэтому

,

то есть такие частицы обязательно движутся со скоростью света (Фотон, ).

Выражаются массы частиц в массах электрона.

2. Электрический заряд.

Большинство частиц имеют электрический заряд, причем почти каждая частица имеет своего двойника – античастицу с противоположным зарядом. (е^- и е⁺).

Электрический заряд выражается в единицах заряда е.

3. Спин S – собственный механический момент элементарной частицы. Известны частицы со спином

0, - бозоны

- фермион

Сильное взаимодействие проявляется между тяжелыми частицами независимо от их электрического заряда и характерны для ядерных превращений.

Семейство сильно взаимодействующих частиц назвали аддронами

Время взаимодействия 10^-23 – 10^-22 с.

Исследование сильного взаимодействия потребовало введения новых характеристик элементарных частиц.

Барионный заряд B – специальный заряд элементарной частицы неэлектрического характера, проявляющийся в ядерных взаимодействиях.

Для всех тяжелых частиц, участвующих в ядерных взаимодействиях, барионный заряд полагается равным В = 1, а для их античастиц В = -1.

Протона В = +1

Антипротона В = -1

Нейтрона В = +1

Антинейтрона В = -1

По современным представлениям ядерные силы между протонами и нейтронами обусловлены обменом квантами ядерного взаимодействия, которые назвали квант ядерного взаимодействия - -мезонами.

Существуют ^ - ответственный за взаимодействие протон-нейтрон и ^ - ответственный за взаимодействие между одноименными нуклонами.

-мезоны были доказаны теоретически в 1935 г. японским физиком Юкава и обнаружены в космических лучах, при участии в реакциях.

-мезон в космических лучах распадается на - мезоны и на мюонное нейтрино. Аналогично

В связи с этим стало необходимо ввести еще одну характеристику.