Радиоактивность. Левин М.Н - 16 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

16
Время жизни β - активного изотопа сильно зависит от энергии перехода .
Чем больше энергия перехода , тем более вероятен переход, а
следовательно, время жизни изотопа меньше. Для больших энергий E
max
между средним временем жизни τ и E
max
наблюдается зависимость: τ ~ E
-5
max
.
Пределы энергии β-распада составляют: от 18 кэВ (для
1
H
3
)
до 16,6 МэВ
(для
7
N
14
).
Взаимодействие частиц в β-распаде намного слабее, чем ядерные, слабее,
чем электромагнитные и превосходят только гравитационные силы . Константа
β - взаимодействия g 10
-49
эрг/см
3
. Слабостью β - взаимодействия объ ясняются
относительно большие периоды полураспадов β -активных ядер : от 10
-2
с до
2 · 10
15
лет .
Нейтрино
Характерной особенностью β распада является испускание нейтрино и
антинейтрино. В 30-е годы 20-го века исследование β-распада поставило
серьезные проблемы . Экспериментальные факты свидетельствовали о
несоблюдении законов сохранения энергии, импульса и момента количества
движения. В 1931 году В . Паули высказал предположение о том, что в процессе
β - распада наряду с β - частицей испускается еще одна частица: с нулевой массой
покоя, с нулевым электрическим зарядом и со спином 1/2. Нейтрино, по
мнению Паули , уносило недостающие энергию, импульс и момент количества
движения. Существование нейтрино объ ясняло непрерывный (сплошной )
характер β - спектра. Однако свойства нейтрино , предсказанные Паули , делали
задачу экспериментального обнаружения нейтрино чрезвычайно трудной .
Теоретическая оценка сечения взаимодействия нейтрино с ядром дает
величину ~ 10
-43
см
2
, что соответствует пробегу в твердой среде в несколько
тысяч световых лет . Колоссальная проникающая способность нейтрино дала
развитие таким направлениям в науке, как нейтринная астрофизика и
нейтринная геофизика. Нейтрино несут информацию о процессах в центре
Солнца, о процессах , происходящих в ранней Вселенной и конечных стадиях
эволюции звезд. Экспериментальные попытки непосредственно
зарегистрировать нейтрино продолжались почти двадцать лет . Лишь в 1953
году Ф . Райнесу и К . Коуэну удалось зарегистрировать антинейтрино . (Нейтрино
и антинейтрино отличаются разными знаками поляризации: у нейтрино спин
антипараллелен направлению движения - левый винт -, у антинейтрино спин
параллелен направлению движения - правый винт). Ученые использовали в
качестве источника атомный реактор, в котором мощные потоки антинейтрино
возникают при распаде нейтронов. Было зарегистрировано взаимодействие
антинейтрино с ядрами по реакции: ν + р n + е
+
. Гипотеза В .Паули получила
блестящее подтверждение.
Спонтанное деление ядер
Спонтанное деление ядер представляет собой самопроизвольный распад
тяжелых ядер на 2 (реже - 3 или 4) осколка - ядра элементов середины
периодической системы . Самопроизвольное деление ядра без предварительного
возбуждения может проходить путем туннельного перехода . Этот процесс
                                         16
      В ремя жи зни β -ак ти вного и зотопа си льно зави си т от энерги и перех ода.
Ч ем       больш е энерги я перех ода, тем более вероятен перех од, а
следовательно, время жи зни и зотопа меньш е. Д ля больш и х энерги й Emax
междусредни м временем жи зни τ и Emax наблю даетсязави си мость: τ ~ E-5max .
    Пределы энерги и β -распада составляю т: от 18 к эВ (для 1H3 ) до 16,6 М эВ
(для7N14).
    В заи модей стви е части ц в β -распаде намного слабее, чем ядерны е, слабее,
чем элек тромагни тны е и превосх одят тольк о грави таци онны е си лы . К онстанта
β -взаи модей стви я g ≈ 10-49 эрг/см3. Слабостью β -взаи модей стви я объясняю тся
относи тельно больш и е пери оды полураспадов β -ак ти вны х ядер: от 10-2с до
2· 1015лет.
                                        Н е йт рино
    Х арак терной особенностью β – распада является и спуск ани е н ейт рин о и
ан т ин ейт рин о . В 30-е годы 20-го век а и сследовани е β -распада постави ло
серьезны е проблемы . Э к спери ментальны е ф ак ты сви детельствовали о
несоблю дени и зак онов сох ранени я энерги и , и мпульса и момента к оли чества
дви жени я. В 1931 году В .Паули вы ск азал предположени ео том, что в процессе
β -распада нарядусβ -части цей и спуск аетсяещ еодна части ца: снулевой массой
пок оя, с нулевы м элек три ческ и м зарядом и со спи ном 1/2. Н ей три но, по
мнени ю Паули , уноси ло недостаю щ и е энерги ю , и мпульс и момент к оли чества
дви жени я. Сущ ествовани е ней три но объясняло непреры вны й (сплош ной )
х арак тер β -спек тра. О днак о свой ства ней три но, предск азанны е Паули , делали
задачу эк спери ментального обнаружени я ней три но чрезвы чай но трудной .
Т еорети ческ ая оценк а сечени я взаи модей стви я ней три но с ядром дает
вели чи ну ~ 10-43 см2 , что соответствует пробегу в твердой среде в неск ольк о
ты сяч световы х лет. К олоссальная прони к аю щ ая способность ней три но дала
разви ти е так и м направлени ям в наук е, к ак ней три нная астроф и зи к а и
ней три нная геоф и зи к а. Н ей три но несут и нф ормаци ю о процессах в центре
Солнца, о процессах , прои сх одящ и х в ранней В селенной и к онечны х стади ях
эволю ци и        звезд.     Э к спери ментальны е     попы тк и    непосредственно
зареги стри ровать ней три но продолжали сь почти двадцать лет. Л и ш ь в 1953
годуФ .Рай несуи К .К оуэну удалосьзареги стри роватьанти ней три но. (Н ей три но
и анти ней три но отли чаю тся разны ми знак ами поляри заци и : у ней три но спи н
анти параллелен направлени ю дви жени я - левы й ви нт-, у анти ней три но спи н
параллелен направлени ю дви жени я - правы й ви нт). У чены е и спользовали в
к ачестве и сточни к а атомны й реак тор, в к отором мощ ны е поток и анти ней три но
возни к аю т при распаде ней тронов. Бы ло зареги стри ровано взаи модей стви е
анти ней три но сядрами по реак ци и : ν + р → n + е+. Ги потеза В .Паули получи ла
блестящ ееподтверждени е.

                               Спонт анное д е ле ние яд е р
    С по н т ан н о е делен ие я дер представляет собой самопрои звольны й распад
тяжелы х ядер на 2 (реже - 3 и ли 4) оск олк а - ядра элементов середи ны
пери оди ческ ой си стемы . Самопрои звольноеделени еядра без предвари тельного
возбуждени я может прох оди ть путем туннельного перех ода. Э тот процесс