Физика. Строение и физические свойства вещества. Барсуков В.И - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов (нейтрон и протон удерживаются, когда
их спины параллельны).
Ядерные силы не являются центральными силами. Их нельзя представить действующими по линии, соединяющей
центры взаимодействующих нуклонов.
Ядерные силы обладают свойством насыщения – энергия связи, приходящаяся на один нуклон, примерно одинакова
для всех ядер.
Энергия связи линейно зависит от массового числа A. По современным представлениям сильное взаимодействие обу-
словлено виртуальным обменом частицами – мезонами. Это предположение было сделано в 1934 г. советскими физиками
И.Е. Таммом и Д.Д. Иваненко. В 1935 г. японский физик Юкава высказал мысль, что такими частицами должны быть,
пока не обнаруженные, частицы в 200…300 раз большей массы электрона, выполняющие роль переносчиков ядерного
взаимодействия.
В 1936 г. американцы Андерсон и Неддермейер обнаружили в космических лучах частицы с массой равной 207 масс
электрона – µ-мезоны. Однако они слабо взаимодействовали с нуклонами и не могли быть ответственными за ядерное взаимо-
действие. Только в 1947 г. итальянец Окиалини и англичанин Пауэлл открыли так называемые π-мезоны, пионы. Они и яви-
лись носителями ядерного взаимодействия. Существуют
0
,, πππ
−+
-пионы. Масса
0
π равна )МэВ135(264
e
m , остальные
имеют массу
)МэВ140(273
e
m , спин всех пионов равен 0. π-мезоны нестабильны. Распадаются по схеме:
ν+µ→π
++
(мюон плюс нейтрино);
ν+µ→π
−−
~
(мюон плюс антинейтрино);
γ+γ→π
0
; γ++→π
−+
ee
0
;
−+−+
+++→π eeee
0
.
Мюоны также нестабильны:
ν+ν+→µ
++
~
e ; ν+ν+→µ
−−
~
e .
Итак, в результате виртуальных процессов
00
;;; π+↔π+↔π+↔π+↔
−+
nnpppnnp
нуклон оказывается окружённым облаком виртуальных π-мезонов, которые и образуют поле ядерных сил. Поглощение
этих мезонов нуклонами приводит к сильному взаимодействию между нуклонами.
2.4. РАДИОАКТИВНОСТЬ. ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
Под радиоактивностью понимается самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического
элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.
Различаются естественная (для природных изотопов) и искусственная (для изотопов, полученных в результате ядер-
ных реакций) радиоактивность. При этом ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возни-
кающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбуждённым, и его переход в основное состояние сопровождается
испусканием γ-фотона.
Закон радиоактивного распада достаточно прост и имеет вид
t
eNN
λ−
=
0
, (2.2)
где
0
N – число ядер в данном объёме вещества в начальный момент времени 0
=
t ; N – число ядер в том же объёме к
моменту времени
t
; λ – постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 с и равная доле ядер, распа-
дающихся в единицу времени. Величина
λ
=τ /1 является средней продолжительностью жизни радиоактивного изото-
па.
Характеристикой устойчивости ядер относительно распада является период полураспада
2/1
T – время, в течение ко-
торого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества распадается наполовину.
τ=
λ
=
λ
= 693,0
693,02ln
2/1
T . (2.3)
Количество ядер, распавшихся за время
t
:
)1(
00
t
eNNNN
λ−
−=−=∆ . (2.4)
Произведение AN =λ называется активностью вещества и представляет собой число распадов за единицу времени.
tt
eAeNA
λ−λ−
=λ=
00
, (2.5)
где
0
A – начальная активность радиоактивного вещества.
Активность, отнесённая к единице массы вещества, называется удельной активностью –
mAa /= .

Страницы