Физика. Строение и физические свойства вещества. Барсуков В.И - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

При радиоактивном распаде выполняется закон сохранения электрических зарядов
∑
=
i
ii
eZeZ
я
, где eZ
я
– заряд
материнского ядра;
ii
eZ – заряд ядер и частиц, возникших в результате распада. Также выполняется правило массовых
чисел
∑
=
i
i
AA
я
.
К числу основных превращений относятся: α-распад; β-распад (K-захват); протонная радиоактивность; спонтанное
деление тяжёлых ядер.
Альфа-распад. Альфа-распад состоит в испускании ядрами некоторых химических элементов частиц. Альфа-распад
является свойством тяжёлых ядер с массовыми числами A > 200 и зарядами ядер Ze > 82. Внутри таких ядер происходит
образование обособленных α-частиц, состоящих каждая из двух протонов и двух нейтронов (ядер
4
2
He ). Альфа-распад
обычно сопровождается излучением γ-лучей. Схема распада:
4
2
4
2
He+→
−
−
A
Z
A
Z
YX . (2.6)
Например,
4
2
234
90
238
92
HeThU +→ .
Скорость α-частиц достаточно велика (
м/с10
7
≈
); пролетая через вещество, α-частица ионизирует молекулы (
5
10≈
пар ионов). Пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а в твёрдом веществе – микроны. В большинстве случа-
ев вещество испускает различные группы α-частиц (возбуждённое ядро). Если при испускании α-частиц возбуждённое
ядро отдаёт энергию электрону K-слоя, то возникают характерные рентгеновские лучи. Покидая ядро, α-частица преодо-
левает потенциальный барьер в 6 МэВ. Это явление носит название туннельного эффекта.
Бета-распад. Термином «бета-распад» обозначают три типа ядерных превращений: электронный (
−
β
) и позитрон-
ный (
+
β ) распады, а также электронный захват (e- или K-захват). Первый тип идёт по схеме
ν++→
−+
~
0
11
eYX
A
Z
A
Z
(
ν
~
– антинейтрино). (2.7)
Например, ν++→
−
~
PaTh
0
1
234
91
234
90
e .
Второй тип протекает по схеме
ν++→
+−
0
11
eYX
A
Z
A
Z
( ν – нейтрино). (2.8)
Например, ν++→
+
0
1
13
6
13
7
CN e .
Третий тип протекает с поглощением электрона из K-слоя:
γ+ν+→+
−−
A
Z
A
Z
YeX
1
0
1
. (2.9)
Например, γ+ν+→+
−
40
18
0
1
40
19
AreK .
Протонная радиоактивность. Такой распад сопровождается испусканием одного или двух протонов. Наблюдался
впервые в 1963 г. группой физиков под руководством Г.Н. Флерова.
Спонтанное деление тяжёлых ядер, происходящее аналогично альфа-распаду, т.е. путём туннельного эффекта, при-
мерно на равные половинки. Наблюдалось в 1939–1940 гг. Г.Н. Флеровым и К.А. Петржаком при делении урана
238
92
U .
2.5. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ
Ядерной реакцией называется процесс интенсивного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или
другим атомным ядром, приводящий к преобразованию ядра.
Символическая запись ядерной реакции:
,bYaX +→
+
(2.10)
где
X
и
Y
– исходные ядра, a и b – лёгкие частицы. В качестве a и b могут быть ),(H,,
2
1
dpn α- и γ-фотон.
Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции Q (тепловым эффектом), равной разности энергий ко-
нечной и исходной пар в реакции. Если Q < 0, то реакция идёт с поглощением энергии и называется эндотермической;
если Q > 0, то реакция идёт с выделением тепла и называется экзотермической.
В 1936 г. Н. Бор показал, что реакции, вызываемые не очень быстрыми частицами, протекают в два этапа по схеме
,П bYaX +→→
+
(2.11)
где П – составное ядро, рассматривается как возбуждённая статистическая система частиц. Если ba = , то происходит
рассеяние частицы ядром (упругое или неупругое в зависимости от того, одинаковы или различны энергии частицы до и
после рассеяния). Если ba ≠ , то идёт ядерная реакция в прямом смысле слова. Реакции, вызываемые быстрыми нукло-
нами и дейтронами, протекают без образования промежуточного ядра и носят название прямых ядерных взаимодействий.

Страницы