Модель атомного ядра

1) В 1936 г. Бор и Френкль раработали капельную модель. По этой модели ядро представлялось в виде капли жидкости. Капельная модель объясняет деффект масс, деление ядер и св-вы ядерных сил.

2) В 1950 г. разработана оболочечная модель ядра. Согласно этой модели считают что нуклоны распределяются по энергетическим уровням (оболочкам) согласно принципу Паули. “Магическими” ядрами выступают те ядра, у которых полностью заполнены оболочки.

51 Виды радиоактивных излучений и их характеристики

В 1896 г. Беккерель, изучая люминесценцию солей урана, обнаружил излучене неизвестной природы. У этого излучения наблюдалась сильная ионизационная способность. Лучи не зависили от агрегатного состояния вещ-ва. Эти лучи действовали на фотопластинки, обладали сильной проникающей способностью. Пьер и Мария Кюри обнаружили, что кроме урана такое излучение дают актиний (Ac) и торий (Th). Излучение, возникающее вследствие превращения ядер назвали радиоактивным излучением. Явление превращения ядер назвали радиоактивностью.

Известно 3 вида излученя: -излучение,-излучение и -излучение.

-излучение представляет собой поток -частиц - ядер атома гелия . m_=4m_Н=4·1,67·10^27кг. q=+2e. Для -излучения характерна сильная ионизация вещества и низкая проникающая способность. -излучение отклоняется в электрическом и магнитном поле.

-излучение представляет собой поток электронов и позитронов. Обладает хучшей ионизационной способностью и лучшей проникающей способностью чем -излучение. Для -частиц справедлив закон Бугера: , где N₀ - интенсивность излученя, падающего на вещество толщиной x,  - коэффициент поглащения.

-излучение оказалось излучением с очень маленькой длиной волны:<10^10м. Эти лучи не заряжены. Обнаружено, что -лучи самостоятельно не существуют, они всегда сопровождают - и -лучи.

Превращение ядер сопровождающееся возникновением -лучей называется -распадом.

Различают 2 вида радиоактивности - естественная и искусственная. Естеств. радиоактивность связяна с самопроизвольным превращением ядер в природе. В природе известны 3 семейства радиоактивных превращений: U, Th, Ac. Семейством называют совокупность элементов, возникающих вследствие радиоактивных распадов, заканчивающихся стабильным ядром Pb.

Искусств. радиоактивность - это вызванные внешними условиями превращ. ядер. Была открыта Жюлио-Кюри..

50 Закон радиоактивного распада

Независимо от вида распада выполняется закон радиоактивного распада. Пусть N - кол-во нераспавшихся ядер. Пусть в начальный момент времени t₀=0 кол-во ядер N₀. Пусть в момент времени t0 будет кол-во ядер N(t). За время dt будет распадаться dN ядер. Кол-во распавшихся ядер пропорционально кол-ву имеющихся ядер. N(t)=N₀-dN

Чтобы записать равенство dN=N·dt нужно учесть специфику данного ядра с помощью константы - постоянной радиоактивного распада. Постоянная радиоакт. распада - величина, характеризующая вероятность радиоактивного превращения ядра данного сорта.

dN=N·dt

... (1)

Формула (1) выражает закон радиоактивного распада. N(t) - кол-во нераспавшихся ядер к моменту времени t ; N₀ - кол-во нераспавшихся ядер в начальный момент времени.

Важной характеристикой является период полураспада T и активность A.

Периодом полураспада T (T_1/2) называется время, по истечении которого распадается половина первоначально имеющихся ядер.

t=T;

Из (1):  

 ... (2)

Т меняется в широких пределах:

10^7с < T < 1,7·10¹⁵ лет.

Активность нуклоида - это физическая величина, характеризующая количество распадов нуклоида за 1 сек (количество распадающихся ядер в 1 с.).

Актвность можно измерять с помощью счётчика Гейгера-Мюллера.

где A₀ - начальная активность.

- з-н убывания активности.

Единицами активности в системе СИ является 1 Беккерель (1 Бк). 1 Бк - это активность нуклоида, равная 1 распаду в 1 секунду Также используют единицу Кюри (Ки). 1 Ки = 3·10⁷ Бк.

-распад

-распадом называется превращение ядер одного типа в ядра другого типа с выделением ядер атома гелия, называемых -частицами.

-распад испытывают ядра, у которых Z>82 (тяжёлые ядра). У лёгких ядер -распад как правило не наблюдается. Естественный -распад распространён не широко.

-распад совершается по след. схеме:

(-частицы)

X - материнские ядра;

Y - дочерние ядра.

Опыт показывает, что дочернее ядро, возникающее при распаде, может находиться как в нормальном состоянии, так и в возбуждённом. Для каждого распадающегося ядра имеет место несколько -частиц с близкими дискретными значениями энергии. E_ меняется от 4 МэВ до 9 МэВ. V_~0,1 м/с. С помощью классической физики объяснить -распад невозможно. Только квант. механика, рассматривающая -частицу с присущими ей волновыми свойствами, позволяет объяснить сущность -распада.

Резерфорд установил, что для -частиц, подлетающих к ядру, существует значительный потенц. барьер сил кулоновского отталкивания.

Профиль потенциального барьера

Согласно структуре ядет и природе ядерных сил, возможно с какой-то вероятностью объединение двух протонов и двух нейтронов.

При E₁ - распада нет;

При E₂ - возможно туннелирование сквозь потенц. барьер куллоновских сил.

При E₃ туннельный эффект очень вероятен.

- формула Гейгера-Неттори.

E_=E_матE_доч;

-частицы имеют тонкую энергетическую структуру.

-распад. Его механизмы. Нейтрино.

-распадом называется превращение ядер одного типа в ядра другого типа с выдылением -частиц. -распад наблюдается у ядер даже с небольшим Z.

Сущестует 3 вида -распада:

1) Электронный распад (^-распад)

Смещение вправо на 1 клетку.

2) Позитронный распад (^-распад)

Смещение влево на 1 клетку

3) k-захват (e-захват)

Дочерние ядра могут иметь различные значения энергии, соответствующие различным энергетиечским уровням. При переходе из возбуждённого состояния в нормальное испускаются -кванты.

При 1 и 2 виде -распада энергия -частиц может иметь любые значения от 0 до некоторого значения, называемого максимальной энергией.

N - количество -частиц, аозникших при распаде.

Из графика видно, что большинство -частиц имеют опред. энергию (максимум графика). Очень мало частиц с почти нулевой энергией (пунктир).

При рассмотрении теории -распада обнаружили невыполнение з-на сохранения энергии и закона сохранения спина. В 1931 г. Паули, используя несохранение спина, предположил, что наряду с -частицей в 1 и 2 видах -распада должна вылетать ещё одна частица. Эту частицу назвали нейтрино (_e). m_<10^4m_e, т.е. m_=0. Заряда нейтринно не имеет.

- антинейтрино. У антинейтрино спин направлен по движению, у нейтрино - против движения.

В 1956 г. было экспериментально подтверждено существование нейтрино.

Энергия -распада делится произвольным образом между -частицей и нейтрино  энергия -частицы непрерывна.

Электронов и позитронов в ядре нет! Эл-ны и позитроны возникают в приядерном пространстве за счёт превращений нуклонов, происходящих в ядре.

- со свободным про-тоном не реализуется.

- возможно также со свободным протоном.

* - связанное состояние (т.е. в ядре).

Нейтрон в свободном состоянии -активен. Его время жизни=11 мин.

Третий вид -распада - k-захват.

Взаимодействие протона с электроном образует нейтрон с выбросом нейтрино.

[Skipped]