Закон сохранения электрического заряда: сумма зарядов возникающих ядер и частиц равна заряду исходного ядра.

Закон сохранения массового числа: сумма массовых чисел возникающих ядер и частиц равна массовому числу исходного ядра.

Каково же происхождение электронов при β^–- распаде?

Было сделано предположение, что электрон (β^–-электрон) рождается в результате процессов, происходящих внутри ядра.

Т.е. один из нейтронов ядра при β^–- распаде распадается по схеме:

0n^1→ 1p^1+-1e^0+0 ύe^0,

(56.3)

где ₀ύ _e⁰– антинейтрино.

 

β⁺- распад или позитронный распад происходит по схеме:

ZX^A→ Z-1Y^A++1e^0+ υ,

(56.4)

где υ – нейтрино.

Нейтрино или маленький нейтрон, масса его равна нулю или близка к нулю.

Спин нейтрино и антинейтрино – ½.

Экспериментальное существование нейтрино было получено в 1956 г, а ещё в 1932 г. Паули высказал предположение, что при β^– - распаде вместе с электроном испускается ещё одна частица, которая уносит с собой энергию (Е_мах - Е).

 

Т.к. эта частица никак себя не обнаруживает, следовательно, она нейтральна и обладает очень малой массой, она получила название нейтрино.

Процесс β⁺- распада протекает так, как если бы один из протонов исходного ядра превратился в нейтрон, испустив позитрон и нейтрино:

p→ n+e^++υ.

(56.5)

Такой процесс невозможен для свободного протона, но в ядре протон может заимствовать требуемую энергию от других нуклонов, входящих в состав ядра.

Ядерные реакции

 

Процесс взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или другим ядром, приводящий к преобразованию ядер, называется ядерной реакцией.

Наиболее распространенный вид ядерной реакции: взаимодействие легкой частицы a с ядром Х, в результате которого образуется ядро Y и легкая частица b:

X+a→Y+b.

(57.1)

В качестве легких частиц a и b могут фигурировать нейтрон- n, протон- р, дейтрон- d, α- частица- α и γ- фотон- γ.

 

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

Если сумма масс образующихся ядер превосходит сумму масс исходных ядер – реакция идет с поглощением энергии и энергия реакции будет отрицательной.

Ядерные реакции могут протекать в два этапа, если они вызываются не очень быстрыми частицами:

X+a→П→Y+b,

(57.2)

где П – промежуточное или составное ядро.

Если испущенная частица тождественна с захваченной (а≡b), то (57.2) процесс называют рассеянием.

Если Е_а=E_b – рассеяние упругое, если Е_а≠E_b – рассеяние неупругое.

Ядерная реакция имеет место, если a≠b.

Впервые ядерная реакция была осуществлена Резерфордом в 1919 г., облучался азот α- частицами, ее уравнение:

7N^14+ 2α^4→ 8O^17+ 1p^1.

(57.3)

Первая ядерная реакция, вызванная искусственно ускоренными частицами, была осуществлена английским физиком Дж. Дуглас Кокрофтом в 1932 г., ее схема:

 

3Li^7+p→ 2He^4+α.

(57.4)

Первый уран-графитовый реактор был запущен в 1942 г. в Чикагском университете под руководством итальянского физика  Энрико Ферми.

В СССР реактор такого же типа запущен в 1946 г. в Москве под руководством И. В. Курчатова.

 

В 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман – немецкие физики – обнаружили, что при облучении урана нейтронами образуются элементы из середины Периодической системы (лантан и барий), т .е. возникают ядерные реакции нового типа – реакции деления ядра.

 Эта реакция сопровождается испусканием двух-трех вторичных нейтронов, называемых нейтронами деления.

Вопросы для повторения

1. Какие частицы образуют ядро дейтерия? Сколько их?
2. Какие частицы называются нуклонами?
3. Как называется общее число нуклонов в атомном ядре?
4. Какие ядра называются изотопами?
5. Какие ядра называются изобарами?
6. Какие ядра называются изомерами?
7. Какие ядра называются изотонами?
8. Чем отличаются изотопы и изобары?
9. Почему прочность ядер уменьшается при переходе к тяжелым элементам?
10. По какому закону изменяется со временем число нераспавшихся ядер в момент времени t?
11. Как объясняется α-распад на основе представлений квантовой теории?
12. Под действием каких частиц (α-частиц, нейтронов) ядерные реакции более эффективны?