.RU

Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правило смещения


Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правило смещения.
Беккерель исследовал люминесценцию солей урана и обнаружил неизвестное излучение, которое действовало на фото пластинку, ионизировало воздух и проходило сквозь тонкие металлические пластинки. М. и П. Кюри, исследуя радий и полоний, обнаружили излучение, которое было названо радиоактивным излучением.

Радиоактивность – спонтанное превращение одних ядер в другие с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность бывает естественной (наблюдается у изотопов, существующих в природе) и искусственной (наблюдается у изотопов, полученных в ядерных реакциях). Распадающееся ядро называется материнским, получающееся ядро – дочерним. Радиоактивный распад – это естественное превращение одних ядер в другие, происходящее самопроизвольно.

Отдельные радиоактивные ядра претерпевают превращение независимо друг от друга. Число ядер , распавшихся в среднем за интервал времени от t до t +dt, пропорционально промежутку времени dt и числу N нераспавшихся ядер к моменту времени t: , где - постоянная радиоактивного распада, знак минус показывает, что в процессе распада общее число радиоактивных ядер убывает. , N – число нераспавшихся ядер к моменту времени t. - это закон радиоактивного распада: Число нераспавшихся ядер убывает с течением времени по экспоненциальному закону.

Период полураспада – это время, за которое число радиоактивных ядер уменьшилось вдвое.

Суммарная продолжительность жизни ядер равна . Среднее время жизни одного радиоактивного ядра есть .

Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения, которые являются следствиями закона сохранения заряда и массового числа. Существует три типа излучения - распад, - распад и -излучение. Экспериментально было обнаружено, что под действием магнитного поля - лучи отклоняются как положительно заряженные частицы, - лучи отклоняются как отрицательно заряженные частицы, а - лучи никак не реагируют на магнитное поле. Согласно правилам смещения - распад, - распад можно представить:





Особенности - распада.

-частица – это атом гелия . Энергии -частиц . При - распаде данного радиоактивного вещества испускается несколько групп частиц в пределах каждой группы их энергии практически постоянны. Это свидетельствует о том, что атомные ядра обладают дискретными уровнями энергии, а дочернее ядро может возникать не только в нормальном состоянии. - частица образуются в момент радиоактивного распада при встречи движущихся внутри ядра двух протонов и двух нейтронов. Закон Гейгера-Нэттола , , - пробег - частицы – расстояние, проходимое частицей до ее полной остановки, т.е. чем меньше , тем больше пробег - частицы и тем больше энергия частицы. Опыты Резерфорда по рассеиванию - частиц на ядрах урана показали, что ядро окружено потенциальным барьером высотой 8.8 МэВ. -частицы с энергией 4,2 МэВ, испускаемые ураном, могут пройти сквозь потенциальный барьер.

Особенности - распада.

Существует три разновидности - распада, в результате которого одно ядро превращается в другое

1. С испусканием электрона

2. С испусканием позитрона

3 ядро поглощает один из электронов К-оболочки – это е-захват (или К-захват).

Возникает три вопроса:

1. Из ядра вылетает электрон, а откуда он взялся, если в ядре его нет

2. Эксперимент показывает, что энергетический спектр вылетевших электронов непрерывен. Но материнское и дочернее ядра имеют определенные массы, поэтому и электрон должен вылетать с определенной энергией . При все процессы должны происходить с нарушениями законов сохранения.

3. Массовое число при - распаде не изменяется, т.е. спин ядра не изменяется, но вылетает электрон, имеющий спин , т.е. спин не сохраняется.

Эти противоречия привели Паули к гипотезе о том, что при - распаде вместе с электроном испускается нейтральная частица антинейтрино, имеющая спин ,



.

Вылет нейтрино позволил объяснить непрерывность энергетического спектра. Энергия распределяется между электроном и антинейтрино. Если , то вся энергия уносится электроном.

В ядре могут произойти следующее превращение

- - распад

- - распад

- e – захват – доказательство – наличие рентгеновского характеристического спектра.

-излучение.

-излучение – это электромагнитное излучение малой длины волны. Оно не является самостоятельным видом радиоактивности, а сопровождает и распад, ядерные реакции, т.к. дочернее ядро всегда оказывается в возбужденном состоянии. Дискретность -спектра – доказательство дискретности энергетических состояний ядра.
^ Ядерные реакции и их основные типы.
Ядерной реакцией называется процесс сильного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или с другим ядром, приводящий к преобразованию ядра. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является реакция типа , где - легкие частицы – нейтрон, протон, -частица, -квант.

Реакции, вызываемые не очень быстрыми частицами, протекают в два этапа. На первом этапе частицы, приблизившиеся к ядру, захватываются им, образуя промежуточное ядро – компаунд-ядро. Энергия, привнесенная частицей, перераспределяется между нуклонами, и ядро оказывается в возбужденном состоянии. На втором этапе ядро испускает частицу . .

Если , то это не ядерная реакция, а процесс рассеяния. Если - упругое рассеяние, если - неупругое рассеяние.

Реакции, вызываемые быстрыми нуклонами, происходят без образования промежуточного ядра – это прямые ядерные взаимодействия.

Реакции делятся:

  1. по роду участвующих в ядерных реакциях частиц.

  2. По энергии участвующих частиц (холодные, горячие)

  3. По роду ядер, участвующих в реакции (легкие, средние, тяжелые)

  4. По характеру продуктов, получаемых в результате реакции (элементарные частицы, протоны, нейтроны)

^ Реакции деления ядер. В 1938 году Ган и Штрассман обнаружили, что при облучении урана нейтронами образуются элементы из середины периодической системы. Реакция характеризуется выделением большого количества энергии. Впоследствии было выяснено, что захватившее нейтрон ядро может делиться разными путями. Продукты деления называются осколками. Наиболее вероятным является деление на осколки, массы которых относятся как :




-церий - стабилен

-цирконий – стабилен.

Ядро урана делится только быстрыми нейтронами. При меньших энергиях нейтроны поглощаются, и ядро переходит в возбужденное состояние – это радиационный захват.

Нейтроны, которые, образуются в результате деления урана, могут вызвать еще реакцию, и т.д. – это цепная ядерная реакция. Коэффициент размножения нейтронов – это отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении. Цепная реакция идет при .

Из-за конечных размеров делящегося тела и большой проникающей способности, многие нейтроны покидают зону реакции до того как будут захвачены ядром. Если масса делящегося урана меньше некоторой критической, то большинство нейтронов вылетают наружу и цепная реакция не происходит. Если масса больше критической, нейтроны быстро размножаются, и реакция имеет характер взрыва (на этом основано действие атомной бомбы). В реакторах регулируют критическую массу, поглощая лишние нейтроны кадмиевыми и угольными стержнями.

Слияние легких ядер в более тяжелые – это реакция синтеза. Если реакция происходит при высоких температурах – это термоядерная реакция. Термоядерная реакция является, по-видимому, одним из источников энергии Солнца и звезд.
^ Типы взаимодействия элементарных частиц.
Развитие физики элементарных частиц связано с изучением космических лучей. Существует 2 типа космического излучения: первичное, приходящее из космоса и состоящее в основном из высокоэнергетичных протонов, и вторичное, которое образуется в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов земной атмосферы. Во вторичном излучении выделяют жесткую и мягкую компоненты.

Существует 4 типа взаимодействия:

  1. Сильное (ядерное). Оно ответственно за процессы в ядрах между нуклонами.

  2. Электромагнитное (присуще всем заряженным частицам). Оно не характерно для процессов, в которых участвуют , и -кванты.

  3. Слабое взаимодействие. Оно ответственно за процессы, происходящие с участием и .

  4. Гравитационное взаимодействие. Оно пренебрежимо мало для объектов микромира.

Сильное взаимодействие в 100 раз больше, чем электромагнитное, и в 1014 раз, чем слабое. Радиус действия сильного 10-15 м, слабого 10-19 м.

^ Частицы и античастицы.
Существует принцип зарядового сопряжения: каждой частице соответствует античастица. В настоящее время только 3 частицы не имеют античастиц: -мезон, Частицы и античастицы имеют:

  1. одинаковую массу.

  2. Одинаковое время жизни в вакууме.

  3. Равные по модулю и противоположные по знаку заряды.

  4. Одинаковые другие квантовые числа.

Нейтрино и антинейтрино отличаются спиральностью, определяемой как проекция спина на направление ее движения: у нейтрино спин ориентирован антипараллельно импульсу и нейтрино обладает левой спиральностью, а у антинейтрино спин ориентирован по импульсу и он обладает правой спиральностью.
^ Классификация элементарных частиц.
Элементарные частицы делятся на три группы:

  1. Фотоны. В нее входят только фотоны.

  2. Лептоны. Это - электрон, -мюон, -таон, электронное, мюонное, таонное нейтрино , , и соответствующие античастицы. Спин всех частиц ½. , . .

  3. Адроны – протоны, нейтроны,-мезон (пионы), -мезон, гипероны (): . , , .

Исследуя свойства гиперонов, были получены некоторые парадоксальные факты:

1. Теория предсказывала время жизни гиперона на 10 порядков меньше опытного.

2.Гиперон всегда рождается вместе с К- мезоном.

Все эти особенности были объяснены введением нового квантового числа S – странность, которое для каонов равно +1, для гиперонов –1. Мезоны, нуклоны S=0.

Четность - квантовая характеристика элементарных частиц. Характеризует симметрию волновой функции относительно зеркального отражения. Если в.ф. не меняет знак, то P=+1, если меняет, то Р=-1. Закон сохранения четности: четность состояния не изменяется при всех превращениях.

I- изотопический спин (к рассмотренному ранее спину никакого отношения не имеет). Он определяет число частиц, похожих по массе: n = 2I + 1 , n – число изотопов: - изотопический мультиплет.

Частицам, относящимся к лептонам, приписывают лептонный заряд: L=+1 для лептонов, и L=-1 для антилептонов, L=0 для остальных частиц. Закон сохранения лептонного заряда: в замкнутой системе при всех процессах лептонное число сохраняется. Поэтому в распаде испускаются электрон (L=+1) и антинейтрино (L= - 1).

Барионам приписывают барионный заряд В=+1, антибарионы В=-1. Адроны с В=0 – мезоны, для всех остальных частиц В=0.

Если процессы взаимопревращаемости обусловлены сильными взаимодействиями, то выполняются все законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического, лептонного, барионного зарядов, изоспина, странности, четности. В процессах, обусловленных слабыми взаимодействиями, не сохраняются только изоспин, странность, и четность.
Кварки.
Хочется найти фундаментальные частицы, с помощью которых можно сконструировать элементарные частицы.

Кварки имеют дробный заряд и дробный барионный заряд. Оказалось, что все адроны можно сконструировать из 3-х кварков и соответствующих антикварков.

, , , , - не удовлетворяет принципу Паули. Чтобы выполнялся принцип Паули, ввели квантовое число – цвет: голубой, красный, зеленый.

В 1974 г. Был найден джей-пси-гиперон с массой . Ввели 4-ый кварк – с.

В 1979 г. открыт сверхтяжелый гиперон . Ввели 5-ый кварк b- кварк – прелесть.

Полагают, что существует и шестой кварк t – истина (должна существовать симметрия 6 лептонов – 6 кварков)

razdel-ii-rasselenie-kniga-adresovana-arheologam-i-istorikam-medievistam-studentam-istoricheskih-fakultetov.html
razdel-ii-redakcionnie-pravki-predlagaemie-predstavitelyami-organov-ispolnitelnoj-vlasti-subektov-rossijskoj-federacii.html
razdel-ii-rossiya-pri-preemnikah-petra-i-i-v-pravlenie-ekaterini-ii-bohanov-a-n-gorinov-m-m-istoriya-rossii.html
razdel-ii-sdrzhanie-na-periodichnata-informaciya-naredba-2-ot-17-09-2003-g-za-prospektite-pri-publichno-predlagane.html
razdel-ii-sistema-meropriyatij-programmi-o-vnesenii-izmeneniya-v-postanovlenie-pravitelstva-kurganskoj-oblasti.html
razdel-ii-socialnoe-partnerstvo-v-sfere-truda-institut-zakonodatelstva-i-sravnitelnogo-pravovedeniya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/vo-vvedenii-pedagogicheskaya-koncepciya-upravleniya-kachestvom-podgotovki-oficerskih-kadrov-13-00-08-teoriya-i-metodika.html
  • spur.bystrickaya.ru/konceptualnie-osnovaniya-programmi-razvitiya-programma-razvitiya-mou-gatchinskaya-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola.html
  • lecture.bystrickaya.ru/agrizskij-stranica-6.html
  • spur.bystrickaya.ru/logopedicheskij-kabinet-egorevskaya-centralnaya-rajonnaya-bolnica.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tamozhennie-rezhimi-chast-22.html
  • bukva.bystrickaya.ru/struktura-gazeti-kto-chem-zaveduet.html
  • laboratory.bystrickaya.ru/vzyatochnichestvo-po-rossijskomu-ugolovnomu-zakonodatelstvu.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/prostaya-tehnika-improvizacii-samouchitel-po-gubnoj-garmoshke.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/glava-8-programma-razvitiya-logisticheskoj-sistemi-respubliki-belarus-na-period-do-2015-goda-glava-1.html
  • education.bystrickaya.ru/2017-ou-sauattilii.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/ovanii-polozheniya-o-proizvodstve-v-uchenie-stepeni-i-za-otlichnie-uspehi-i-povedenie-30-iyunya-1833-g-vse-dati-v-state-privodyatsya-po-staromu-stilyu-bil-utverzhde.html
  • spur.bystrickaya.ru/konkurs-na-luchshego-chitatelya-luchiki-sredi-specialnih-korrekcionnih.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-chetvertoj-mezhregionalnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-aktualnie-problemi-specialnoj-psihologii-v-obrazovanii-novosibirsk.html
  • student.bystrickaya.ru/2-principi-i-elementi-organizacii-oplati-truda-konspekt-lekcij-po-kursu-ekonomika-predpriyatiya-soderzhanie-tema.html
  • turn.bystrickaya.ru/pervie-shagi-elektrobiologii.html
  • grade.bystrickaya.ru/o-s-kozlov-moskovskij-gosudarstvennij-tehnicheskij-universitet-im-n-e-baumana-moskva.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zayavlenie-na-perevod-v-inostrannoj-valyute.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/or-4-razvalini-uchebnik-serzhanta-vojskovoj-razvedki.html
  • turn.bystrickaya.ru/organi-vlasti-kommersant-14022008-24-str-2-gosduma-rf-monitoring-smi-14-fevralya-2008-g.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prirodovedenie-vnimanie-s-novogo-goda-u-nas-izmenyatsya-telefoni-na-382-03-12-382-03-84.html
  • bukva.bystrickaya.ru/on-bil-moim-guru-vospominaniya-o-yu-n-rerihe.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-uchebnoj-disciplini-predprinimatelskoe-pravo.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-proizvodstvennoj-praktiki-psihologo-pedagogicheskaya-praktika-v-dou-rannij-vozrast-mladshie-gruppi-2010-2011-uchebnij-god.html
  • college.bystrickaya.ru/31-obem-disciplini-i-vidi-uchebnoj-raboti-odobreno-uchebno-metodicheskim-sovetom-fakulteta-upravleniya-menedzhment.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/upravlenie-personalom-na-turistskom-predpriyatii-ooo-pasart.html
  • student.bystrickaya.ru/12-podhodi-k-opredeleniyu-ponyatiya-informacionnaya-kultura-e-g-ovchinnikova-gendina-n-i-kolkova-n-i-skipor.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prilozhenie-5-usloviya-i-red-za-pridobivane-na-nauchni-stepeni-vv-vma-6.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sobranie-sochinenij-43-pechataetsya-po-postanovleniyu-centralnogo-komiteta-stranica-20.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tema-logicheskie-operacii-tema-logika-osnovnie-ponyatiya-logiki.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tehniko-ekonomicheskoe-obosnovanie-vibora-varianta-elektrosnabzheniya-ustanovki-deparafinizacii-i-obezmaslivaniya.html
  • writing.bystrickaya.ru/laboratornaya-rabota-8dvumernie-massivi-sistema-zadach-i-uprazhnenij-po-yaziku-programmirovaniya-pascal-sost-e.html
  • desk.bystrickaya.ru/perechen-sredstv-individualnoj-zashiti-normi-i-sroki-ih-ispitanij-instrukciya-po-tehnicheskoj-ekspluatacii-ustrojstv.html
  • klass.bystrickaya.ru/6-svedeniya-o-nachalnoj-maksimalnoj-cene-dogovora.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prezentaciya-programmi-mva-master-delovogo-administrirovaniya-informacionnaya-podderzhka.html
  • credit.bystrickaya.ru/osnovi-miroponimaniya-novoj-epohi-stranica-23.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.