Периодом полураспада называется время, в течение которого число радиоактивных ядер в веществе уменьшается вдвое.

Средним временем жизни радиоактивного ядра называется время жизни радиоактивного ядра называется время, в течении которого количество радиоактивных ядер уменьшатся в е раз.

б) закономерности - распада.

При - распаде радиоактивное ядро испускает - частицу и превращается в другое ядро с другими массовым и зарядовым числами:

,

где - символ материнского ядра; - символ дочернего ядра.

При - распаде дочернее ядро смещается в таблице Менделеева на две клетки влево.

, где - изотоп радона.

Наиболее подвержены - распаду ядра тяжелых элементов.

Согласно закону сохранения энергии необходимым условием - распада является условие, чтобы масса материнского ядра была больше суммы масс продуктов его распада:

Разность масс при - распаде выделяется в виде кинетической энергии, уносимой - частицей.

Теоретические расчеты показали, что при - распаде энергия вылетевших - частиц должна быть примерно одинаковой. Эксперимент же показал, что эта энергия меняется в пределах от 4-х до 9 МэВ

Рис.50

На рис 50 приведена теоретическая кривая изменения потенциальной энергии -частицы от расстояния до центра ядра.

Как видно из рис, потенциальная энергия частицы, находящейся в пределах ядра, отрицательна. По мере удаления от центра эта энергия возрастает, затем за пределами ядра падает.

По классическим законам, что бы покинуть ядро - частица должна получить энергию, равную высоте потенциального барьера, который по расчетам составляет величину порядка 15 МэВ. Этой энергии у нее нет. Следовательно, по классическим законам такой распад невозможен.

По законам квантовой механики - частица имеет отличную от нуля вероятность «просочиться» под барьером, имеющим любую конечную высоту. Это туннельный эффект, который мы разбирали с Вами на одной из предыдущих лекций.

в) - распад.

- распад – это процесс превращения материнского ядра в другое ядро с сохранением массового числа А и изменением зарядового числа Z. При этом ядро испускает -частицу и нейтрино. - распаду более подвержены легкие элементы типа углерода.

Существует три вида - распада:

электронный -распад

При этом виде распада материнское ядро испускает электрон и элементарную частицу, называемую антинейтрино; дочернее ядро смещается в таблице Менделеева на одну клетку вправо

,

где - обозначение антинейтрино, - обозначение электрона..

Испускаемый электрон не является орбитальным. Он рождается при радиоактивном распаде нейтрона:

Позитронный - распад

В этом случае материнское ядро испускает позитрон (античастицу по отношению к электрону), который имеет элементарный положительный заряд, и нейтрино; дочернее ядро при этом смещается на одну клетку влево в таблице Менделеева.

,

где - обозначение нейтрино, - обозначение позитрона.

Позитрона в ядре нет, он рождается при радиоактивном распаде протона:

К-захват

При этом виде радиоактивного распада ядро захватывает орбитальный электрон с самой нижней К-оболочки.

.

В результате К-захвата протон, поглощая электрон, превращается в нейтрон:

.

Электронный К – захват сопровождается характеристическим излучением, которое возникает вследствие того, что начинается перестройка электронной оболочки атома, вызванной освобождением нижнего уровня.

Существование нейтрино и антинейтрино было предсказано Паули еще в 1931 году.

Теория - распада была создана итальянским физиком Энрико Ферми. Из теории следовало, что энергия у всех вылетевших электронов должна быть одинакова.

Эксперимент показал, что спектр энергий электронов непрерывный от 0 до 156 кэВ, Рис.51,. Кроме того, не выполнялись законы сохранения импульса и момента импульса

Рис. 51

В результате Ферми вынужден был воспользоваться гипотезой Паули о существовании гипотетической частицы, которую он назвал нейтрино (маленький нейтрон), поскольку он не имеет электрического заряда и масса его ничтожно мала..

Экспериментально факт существования нейтрино зарегистрировали в середине 50-х годов прошлого столетия, т.е. его ловили более двадцати лет. Это обусловлено чрезвычайно большой проникающей способностью нейтрино. Его длина свободного пробега в веществе составляет примерно км. Для сравнения расстояние от Земли до Солнца составляет 1,5 км.

ЛЕКЦИЯ 13

ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА.

(продолжение)

5. Ядерные реакции.

6. Реакция деления ядра.

7. Реакция синтеза атомных ядер.

8. Дозиметрия. Методы регистрации радиоактивных излучений.

9. Атомный реактор. Современная атомная энергетика.

Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или другим ядром, приводящий к образованию нового ядра или нескольких ядер.

Ядерная реакция может возникать при сближении ядер до расстояний порядка одного ферми ( м) благодаря действию ядерных сил.

Ядерные реакции могут сопровождаться как выделением, так и поглощением энергии, которую называют энергией реакции .