Acasă | Despre noi | feedback-ul
Există particule care pot fi împărțite în mai multe părți fără influențe externe. Să scriem legea conservării energiei pentru decăderea spontană a unei particule inițial în repaus. În acest scop, folosim formula
pentru energia E a unei particule de masă m, care are energie kinetică T. Primul termen din această formulă este numit restul energiei particulei. Fie ca masa particulei decăzute să fie egală cu M și să lăsați masele de particule care formează din ea să fie marcate cu m1. T2. TS. Conform legii conservării energiei, energia de odihnă M c 2 a particulei inițiale este egală cu suma energiilor particulelor-produse ale degradării ei:
unde Ti este energia cinetică a particulei i. Din această egalitate rezultă că decăderea spontană a unei particule este posibilă numai cu condiția ca masa lui M să fie mai mare decât suma maselor produselor de dezintegrare:
Toate nucleele atomice sunt stabile în ceea ce privește descompunerea în nucleoni, deoarece masa de bază este întotdeauna mai mică decât suma masei nucleonilor care intră în ea. Faptul existenței nucleelor atomice stabile indică faptul că între nucleonii din nucleu există forțe de atracție, numite forțe nucleare. Studiile experimentale ale acestor forțe au arătat că au următoarele caracteristici. Forțele nucleare nu depind de prezența sau absența încărcării electrice în nucleonii care interacționează. La o distanță R = 10-15 m între două protoni, forța nucleară care acționează asupra lor este de 35 de ori mai mare decât forța interacțiunii lor Coulomb. Odată cu creșterea distanței, forțele nucleare se slăbesc foarte repede, iar la distanțele dintre nucleonii care depășesc 1,4 10-15 m, acțiunea acestor forțe poate fi neglijată. La distanțe mai mici de 10
15 m, atracția nucleonilor este înlocuită de repulsia lor.
Caracteristica cantitativă a acțiunii forțelor nucleare asupra nucleonilor din nucleu este așa-numita energie obligatorie
Aceasta este cea mai mică energie care trebuie raportată unui nucleu stabil pentru a fi împărțită în nucleoni.
0 50 100 150 200 A
Fig. 23.1. Graficul grafic al dependenței energiei specifice de legare a nucleonilor din nucleul de numărul său de masă A
Raportul dintre energia de legare și numărul de masă
se numește energia de legare specifică a nucleonilor din nucleu. Energie specifică de comunicare, adică energia de legare pe un nucleon este o funcție a numărului de masă: # 949; = # 949; (A). Diagrama acestei funcții este prezentată în Fig. 23.1. La valori mici ale numărului de masă (A <56) удельная энергия связи в среднем монотонно возрастает. Наибольшей удельной энергией связи обладают нуклоны в ядре изотопа железа 56 26 Fе При дальнейшем увеличении массового числа удельная энергия связи постепенно убывает.
Atomii nuclei constând din același număr de nucleoni sunt numiți izobari: Z + N = A = const. La A = const, izobarurile diferă una de cealaltă prin valorile numerelor Z și N. Se stabilește că pentru majoritatea numerelor de masă A există numai un singur izobar stabil și toate celelalte izobare sunt instabile, adică se transformă spontan în alte nuclee.
Un izobar stabil este atât pentru că are cea mai mică energie de odihnă a lui Mc 2 în comparație cu toate nucleele în care s-ar putea transforma. Diferențele în energiile nucleelor izobar se datorează inegalității masei protonice și a neutronilor și prezența încărcăturii electrice în proton. Deoarece masa neutronică este mai mare decât masa protonică, atunci când protonul este înlocuit cu un neutron, masa și energia de odihnă a nucleului cresc, ceea ce îl face mai puțin stabil. Pe de altă parte, cu o creștere a numărului de protoni, energia nucleului crește datorită unei creșteri a energiei pozitive a repulsiei Coulomb. Nucleele stabile sunt caracterizate printr-o valoare definită a raportului N / Z dintre numărul de neutroni și numărul de protoni. Pentru nucleele care conțin un număr foarte mic de nucleoni (astfel de nuclee se numesc plămâni), acest raport este aproape de unitate. Cu o creștere a numărului de nucleoni din nucleu, raportul N / Z crește, ajungând la 1,6 pentru nucleele grele.
Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor instabile ale unui singur element chimic în nucleele unui alt element. Această transformare se poate întâmpla în moduri diferite. Principalele căi de descompunere spontană a nucleelor sunt o descompunere, # 946; dezintegrarea, radioactivitatea protonilor și fisiunea spontană a nucleelor grele.
Atunci când o descompunere de la nucleu, o particulă a scapă, adică nucleul atomului de heliu 4 2 He;
Deoarece o particulă este compus din patru nucleoni, inclusiv două pro-tonuri, cu plecarea ei de la X nucleu nucleu element de imagine V, un număr de serie, care este de două unități mai puțin și mai puțin numărul de masă cu patru unități. Această regulă se numește legea deplasării.
Efectul tunelului în decădere la trecerea particulelor printr-un potențial Coulomb respingător
Potențialul nuclear atractiv al interacțiunilor puternice
Potențialul Coulomb repulsiv
Masa neutronilor este mai mare decât suma maselor protonului și electronului. Prin urmare, este posibilă o descompunere spontană a neutronului n într-un proton p și un electron e -. În plus față de proton și electron, se formează o altă particulă, care nu are nici masa, nici încărcătura. Această particulă este numită anti-neutrino și este marcată de un simbol. Reacția de dezintegrare a neutronilor are forma
Transformarea spontană a nucleului atomic, în urma căreia sarcina crește sau scade cu o singură sarcină electrică elementară, se numește # 946; -decay. Asemenea nuclee sunt numite # 946; -radioactive. Dacă unul dintre neutronii din nucleu devine un proton, atunci o reacție
care se numește electronică # 946; -decay.
Să scriem legea conservării energiei pentru electronică # 946; -dezvoltarea unui kernel quiescent X a cărui masă este egală cu MX
unde My și Te sunt restul maselor nucleului Y și electronului, masa restului antineutrino este zero; Tu. Te și Tp sunt energiile cinetice ale produselor de reacție. După cum rezultă din ecuația (23.8), suma acestor energii cinetice este o cantitate constantă:
În fiecare act concret de dezintegrare beta, energia cinetică este distribuită într-un mod arbitrar între nucleul V, electronul și antineutrina. Prin urmare, energia electronului emis în decăderea beta a nucleului poate lua orice valoare în intervalul de la 0 la
În acest caz, se spune că spectrul beta, adică spectrul energetic al particulei beta (electron) este continuu și are o limită superioară determinată de valoarea Tmax.
Sa dovedit experimental și teoretic că o particulă antiparticulară corespunde fiecărei particule elementare. O particulă care este o particulă anti-electronică pentru un electron se numește un pozitron. Masa pozitronului este egală cu masa electronului, iar sarcina sa este pozitivă și egală în mărime cu sarcina electrică elementară e. Pozitronul este notat cu simbolul e +. Antinutrinele sunt antiparticule în ceea ce privește particula și, care se numește neutrini. Atunci când o particulă se ciocnește cu antiparticul său, are loc anihilarea acesteia, adică aceste particule dispar și în loc de ele sunt produse două (rareori trei) fotoni de energie înaltă, așa-numitele # 947; - quanta. De exemplu, interacțiunea unui electron și a unui pozitron duce la anihilarea lor:
Se observă, de asemenea, un proces invers - crearea unui electron și a unui pozitron la trecere # 947; -quantum în apropierea nucleului atomic:
# 947; + X → e - + e + + X
Când nucleul emite un pozitron, sarcina nucleului scade cu o încărcătură electrică elementară. În plus față de pozitron și noul nucleu, neutrino se numără printre produsele de dezintegrare:
o astfel de # 946; -depăt se numește pozitron.
Așa cum am menționat deja mai sus, printre izobarile elementelor luminoase, cele în care cantitățile de protoni și neutroni sunt aproximativ aceleași sunt stabile. Nucleele în care neutronii sunt substanțial mai mari decât protonii sunt instabili în raport cu electronul # 946; degradarea și nucleele cu un exces de protoni suferă un pozitiv # 946; degradare.
Radioactivitatea protonului, după cum arată și numele, este pre-rotația nucleelor, în care emit unul sau doi protoni.
Nucleii, ale căror numere de masă sunt mai mari decât cele ale nucleului de uraniu, sunt capabile de fisiune spontană în două părți. După fisiunea nucleului, produsele de fisiune, numite nuclee de fragmente, se aruncă în direcții opuse sub acțiunea forțelor Coulomb respingătoare.
Trebuie notat că în toate reacțiile de decădere ale nucleelor descrise în această secțiune, numărul de nucleoni și sarcina totală a particulelor sunt conservate, numărul de nucleoni din nucleul inițial este egal cu numărul de nucleoni din produșii de descompunere și taxa nucleară egală cu sarcina particulelor la care se descompune Xia. Numărul de legi de conservare și de nucleoni electrice de încărcare-q.s.. pentru a ține cont, atunci când scrieți ecuația de degradare și calcularea numărului de masă și sarcină de noi nuclee. Aceste calcule conduc la legile părtinitoare corespunzătoare.
Trimiteți-le prietenilor: