Modelul proton-neutron al nucleului satisface complet fizicienii și este încă considerat cel mai bun. Cu toate acestea, la prima vedere, ridică unele îndoieli. Dacă nucleul atomic constă doar din protoni și neutroni, se ridică din nou întrebarea cu privire la modul în care electronii încărcați negativ sub formă de particule-a pot scăpa din ele. Și dacă nu există electroni în nucleu și se formează în momentul dezintegrării? Aplicăm legi de conservare în căutarea soluției corecte.
Formarea unui electron înseamnă apariția unei încărcări electrice negative. Dar, în conformitate cu legea conservării încărcăturii electrice, nu se poate forma o încărcătură negativă până când nu există un rezultat pozitiv simultan. Cu toate acestea, nici o particulă încărcată pozitiv nu scapă din nucleu împreună cu particula a, prin urmare, o astfel de particulă trebuie să rămână în interiorul nucleului. Se știe că în nucleu există o singură particulă încărcată pozitiv - protonul. Din tot ceea ce sa spus, rezultă că atunci când un electron emite din nucleu, se formează un proton în interiorul nucleului. Să trecem la legea conservării energiei. Protonul are o masă și, dacă se formează, undeva în alt loc masa trebuie să dispară. În toate nucleele, cu excepția hidrogenului-1, există neutroni. Fiind neîncărcat, neutronul apare sau dispare fără a încălca legea conservării încărcăturii electrice. În consecință, atunci când o particulă a este emisă în interiorul nucleului, neutronul dispare și apare simultan un proton (figura 4). Cu alte cuvinte, neutronul se transformă într-un proton, emite un electron. Încălcarea legii conservării energiei nu este respectată, deoarece un neutron este puțin mai greu decât un proton. Protonul și electronul au împreună o masă de 1,008374 pe scara greutăților atomice, iar masa de neutroni este de 1,008665. Atunci când un neutron este transformat într-un electron și un proton, masa de 0,00029 "dispare". De fapt, ea se transformă în energia cinetică a particulei a-emitate, care este de aproximativ 320 kev.
Fig. 4. Radiația particulei a.
O astfel de explicație pare a fi satisfăcătoare, așa că rezumăm, folosind un sistem cât mai simplu de simboluri posibil. Denumim neutronul n, protonul p +. electron e - și scrieți ecuația de radiație a particulei a:
Raționamentul nostru reflectă doar indirect ceea ce se întâmplă în interiorul nucleului. În realitate, nu se poate privi în interiorul nucleului și să vezi cum un proton se transformă într-un neutron, când un electron încărcat emit. Cel puțin, este încă imposibil. Este posibil să observăm neutronii individuali într-o stare liberă? Vor, ca să spunem așa, să se transforme în protoni înaintea ochilor noștri și să emită electroni rapizi?
În 1950, fizicienii au reușit în cele din urmă să obțină un răspuns. Neutronii liberi se descompun din când în când și se transformă în protoni, iar acest lucru nu se întâmplă adesea. De fiecare dată când un neutron suferă o astfel de schimbare, se emite un electron.
Neutronii există într-o stare liberă până la apariția degradării, iar întrebarea cât durează această perioadă este foarte importantă. Când neutronul suferă o dezintegrare radioactivă, este imposibil de spus. Acest proces are un caracter accidental. Un neutron există, nu se dezintegrează, o milionă din secundă, alta - cinci săptămâni, al treilea - douăzeci și șapte miliarde de ani. Cu toate acestea, pentru un număr mare de particule de același tip, este posibil să se prevadă cu un grad suficient de acuratețe atunci când un anumit procent se descompune. (În mod similar, statisticile de asigurare nu poate prezice cât timp o persoană va trăi separat, dar pentru un grup mare de oameni de o vârstă anume, profesie, loc de reședință t. E. Cu o precizie considerabilă a putea prezice cât timp este nevoie de jumătate dintre ei vor muri.)
Timpul în care se descompune jumătate din particulele de un anumit tip, se numește, de obicei, timpul de înjumătățire al particulei. Acest termen a fost introdus de Rutherford în 1904. Fiecare tip de particule are propriul timp de înjumătățire caracteristic. De exemplu, timpul de înjumătățire al uraniului-238 este de 4,5 · 10 9 ani, toriu-232 este mult mai mare - 1,4 · 10 10 ani. Prin urmare, uraniul și toriu se găsesc încă în cantități semnificative în scoarța pământului, în ciuda faptului că la un moment dat unele dintre atomii lor se descompun. În întreaga istorie a Pământului de cinci miliarde de dolari, doar jumătate din rezervele de uraniu-238 s-au dezintegrat și mult mai puțin decât jumătate din rezervele de thorium-232.
Unele nuclee radioactive sunt mult mai puțin stabile. De exemplu, atunci când uraniul-238 emite o particulă a, acesta se transformă în toriu-234. Timpul de înjumătățire al toriu-234 este de numai 24 de zile, prin urmare, în crusta pământului există doar urme ale acestui element. Se formează foarte încet din uraniu-238 și se formează foarte repede.
Decaying, thorium-234 emite o particulă a. În interiorul nucleului toriu, neutronul se transformă într-un proton. Această conversie de toriu-234 are loc la o viteză astfel încât perioada de înjumătățire plasmatică este de douăzeci și patru de zile în alți izotopi radioactivi sunt neutronii mult mai lente sunt convertite in protoni. De exemplu, potasiul-40 emite p-particule cu un timp de înjumătățire de 1,3 × 10 9 ani. Unele izotopi nu sunt deloc supuse decăderii radioactive. Astfel, în nucleele de oxigen-16 atomi, după cunoștințele noastre, nici un neutron în sine nu este transformată într-un proton, t. E. Timp de înjumătățire infinit. Cu toate acestea, suntem cei mai interesați de timpul de înjumătățire al unui neutron liber. neutroni liber nu este înconjurat de alte particule, ceea ce ar face mai mult sau mai puțin stabil, scurtarea sau timpul său de înjumătățire, t. E. În cazul unui neutron liber, avem, ca să spunem așa, nedistorsionate de înjumătățire. Se pare că este vorba de aproximativ douăsprezece minute, deci jumătate din trilioane de neutroni se transformă în protoni și electroni la sfârșitul fiecărui al doisprezecelea minut.
Distribuiți această pagină
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: