8.Ядерная физика (1022109), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Лекции по физике.сотые доли миллиметра ( α -частицы можно задержать обычным листомбумаги).Энергетический спектр α -частиц, испускаемых данным радиоактивнымэлементом, обнаруживает "тонкую" структуру, т.е. испускается несколько группα -частиц, причем в пределах каждой группы их энергии практическипостоянны. Дискретный спектр α -частиц свидетельствует о том, что атомныеядра обладают дискретными энергетическими уровнями.10. Бэта-распад.Термином "бэта-распад" обозначают три типа ядерных превращений:−+электронный ( β ) и позитронный ( β ) распады, а также электронныйзахват (другие названия — e -захват или K -захват).Первые два типа превращений состоят в том, что ядро испускает электрон0-1 e(позитрон0+1 e )иэлектронноеантинейтрино0~0ν e(электронное00ν e ).β -Электроны рождаются в результате процессов,нейтринопроисходящих внутри ядра при превращении одного вида нуклона в ядре вдругой — нейтрона в протон или протона в нейтрон:1100~0 n→1 p + −1 e + 0 ν e11001 p → 0 n + +1 e + 0 ν e1−( β -распад)+( β -распад)1Здесь 0 n и 1 p — обозначения нейтрона и протона.Энергия покоя нейтрона превышает энергию покоя атома водорода (т.е.протона и электрона вместе взятых) на 782 кэВ.
За счет этой энергии может−происходить самопроизвольное превращение нейтрона в протон — β -распад— в том числе и вне ядра. И действительно, β -электроны, рождающиеся прирадиоактивном распаде свободных нейтронов, имеют энергию 782 кэВ.β + -Распад для свободного протона наблюдаться не может, однако дляпротона, связанного в ядре благодаря ядерному взаимодействию частиц, этареакция оказывается энергетически возможной.Энергетический спектр испускаемыхпри бэта-распаде электронов являетсянепрерывным, простирающимся до верхнейβ -спектра Emax .границы энергииПолная энергия, теряемая ядром при бэтараспаде всегда равна E max , но она поразному распределяется между электрономи антинейтрино.
Максимальное значениеэнергии электрона E = E max означает, что вся энергия уносится электроном,нулевое значение энергии электрона соответствует тому, что вся энергияуносится антинейтрино.−Для β -радиоактивности свободных нейтронов E max = 782 кэВ.В случае e -захвата ( K -захвата) превращение протона в нейтрон идет посхеме10101 p + −1 e→ 0 n + 0 ν eЯдерная физика8–108–23При этом исчезает один из электронов на ближайшем к ядру K -слоеатома.Протон, превращаясь в нейтрон, как бы "захватывает" K -электрон.Особенностью этого типа бэта-распада является вылет из ядра только0нейтрино 0ν e . Исчезновение одного из электронов в K -слое атома приводит кэлектронным переходам между внутренними электронными оболочками атома,что сопровождается характеристическим рентгеновским излучением.11. Античастицы и их аннигиляция.Электрон и позитрон это пример пары античастиц. Существованиепозитрона было теоретически предсказано в 1930г Дираком и подтвержденоэкспериментально в 1932г Андерсоном.Практически у каждой частицы имеется античастица, обычнообозначаемая тем же символом, но с добавлением тильды над ним.
У частицыи античастицы масса, время жизни и спин одинаковы. Остальныехарактеристики, в том числе электрический заряд и магнитный момент, равныпо модулю, но противоположны по знаку. Примерами частиц и античастицявляются: протон p и антипротон ~p , нейтрон n и антинейтрон n~ , нейтрино ν e~ ≡ e.и антинейтрино ν~e , электрон e ≡ −1 e и позитрон e ≡ e+1Взаимодействие частицы и античастицы приводит к их аннигиляции.Термин "аннигиляция" переводится как "уничтожение", но, разумеется, его неследует трактовать буквально.
В результате процесса аннигиляции электрона спозитроном рождается два (реже три) высокоэнергетичных фотона ( γ -кванта):−+000−1 e + +1 e−0→ 2γпричем энергия электронно-позитронной пары переходит в энергиюфотонов. Появление в этом процессе не менее двух фотонов следует из законасохранения импульса. Возможен и обратный процесс — рождениеэлектронно-позитронной пары при взаимодействии γ -квантов (фотонов)2большой энергии ( Eγ > 1,02 МэВ = 2me c ) с веществом (ядром X ):γ + X → X + −10 e+ +10 eЧастица X необходима для того, чтобы выполнялись законы сохраненияэнергии и импульса.Процессы возникновения и аннигиляции электронно-позитронных парявляются примером взаимосвязи различных форм материи: в этихпроцессах материя в форме вещества превращается в материю в формеэлектромагнитного поля, и наоборот.12. Гамма-излучение.Гамма-излучение является жестким электромагнитным излучением,энергия которого испускается при переходах ядер из возбужденныхэнергетических состояний в основное или менее возбужденные состояния, атакже при ядерных реакциях.γ -Излучение не самостоятельный тип радиоактивности.
Оносопровождает процессы α - и β -распадов и не вызывает изменения заряда имассового числа ядер. γ -Излучение испускается дочерним (а не материнским)ядром, которое в момент своего образования оказывается возбужденным.А.Н.Огурцов. Лекции по физике.Ггаз идеальный 2-3— электронный 3-27гамма-излучение 8-6, 8-10гармонический анализ 5-10генри 4-7, 4-17герц 1-7, 5-3гипероны 8-20гипотеза де Бройля 7-6— Планка 6-28гиромагнитное отношение 3-21— — ядерное 8-4гистерезис 3-16, 4-27градиент 1-23, 1-30— скорости 1-21граничные условия 3-17, 4-26, 4-32грей 8-11Ддавление 1-19— гидростатическое 1-20— динамическое 1-20— молекулярное 2-25— парциальное 2-4— под искривленной поверхностьюжидкости 2-26— света 6-31— статическое 1-20дальний порядок 2-25движение вращательное 1-3— замедленное 1-5— криволинейное 1-4— механическое 1-3— неравномерное 1-5— поступательное 1-3— прямолинейное 1-4— равномерное 1-5— ускоренное 1-5двойное лучепреломление 6-23действующее значение переменноготока 5-19дейтерий 8-2дейтрон 8-4декартовая система координат 1-4декремент затухания 5-13дефект массы 8-3дефекты 2-29деформация 1-17— пластическая 1-17— относительная 1-18— упругая 1-18джоуль 1-12диаграмма состояния 2-31, 2-32диамагнетики 4-23дивергенция векторного поля 1-31,4-31диод 7-31диоптрия 6-4диполь магнитный 4-5— электрический 3-9, 5-32дислокации 2-29дисперсия аномальная 6-19— нормальная 6-19— света 6-18диссипативная система 1-13диссипативные силы 1-22дисторсия 6-5дифракционная решетка 6-15дифракция 6-12— на пространственной решетке6-16— Фраунгофера 6-14— Френеля 6-13дифференциал функции полный1-28диффузия 2-10дихроизм 6-24диэлектрики 3-13длина волны 5-21— когерентности 6-7— пути 1-4, 6-8— — геометрическая 6-8— — оптическая 6-8— свободного пробега молекулсредняя 2-9добротность 5-13доза излучения 8-11домены 3-16, 4-28дырки 7-27Жжидкость 1-18— идеальная 1-20— несжимаемая 1-19— перегретая 2-24— переохлажденная 2-30— реальная 1-20Предметный указатель8–228–11Предметный указательСсылки в указателе состоят из двух чисел.
Первое число — соответствующая часть лекций: 1–Механика, 2–Молекулярная физика и термодинамика,3–Электричество, 4–Магнетизм, 5–Колебания и волны, 6–Оптика, 7–Квантоваяфизика, 8–Ядерная физика. Второе число — номер страницы.Аабсолютно неупругое тело 1-3— твердое тело 1-3— упругое тело 1-3— черное тело 6-26аберрация 6-4агрегатные состояния 2-23адиабата 2-16адиабатическое приближение 7-25активная зона реактора 8-17активность нуклида 8-7акцептор 7-28альфа-излучение 8-5альфа-распад 8-8аморфные тела 2-27ампер 1-2, 3-22, 4-6амплитуда колебания 5-2амплитудные коэффициентыотражения 5-30— — пропускания 5-30анализатор 6-22анизотропность 2-27аннигиляция 8-10антинейтрино 8-9антистоксовый спутник 7-23антиферромагнетик 4-28античастицы 8-10астигматизм 6-5Ббарионы 8-20беккерель 8-7биения 5-10бипризма Френеля 6-9ближний порядок 2-25бозоны 7-17— промежуточные 8-20броуновское движение 2-9бэр 8-12бэта-излучение 8-6, 8-9бэта-распад 8-9Вватт 1-12вакансия 2-29вебер 4-12вектор 1-28— Умова (Пойтинга) 5-31векторное произведение векторов1-29вес тела 1-19вечный двигатель первого рода 2-13взаимная индукция 4-19внутреннее трение 1-20возгонка 2-30волна 5-20— бегущая 5-21— де Бройля 7-6— плоская 5-21— поперечная 5-20— продольная 5-20— стоячая 5-24— сферическая 5-22— упругая 5-20— — гармоническая 5-20— электромагнитная 5-27волновая функция 7-8волновое число 5-22— уравнение 5-22волновой пакет 5-23волновая поверхность 5-21восприимчивость веществадиэлектрическая 3-15— — магнитная 4-23время релаксации 5-13вязкость 1-20— динамическая 1-21— кинематическая 1-21Переход из возбужденного состояния ядра в основное происходит за времяпримерно 10–13–10–14с, что значительно меньше времени жизни возбужденногоатома (примерно 10–8с).Спектр γ -излучения является линейчатым, что доказывает дискретностьэнергетических состояний атомных ядер.γ -Излучение является столь коротковолновым, что его волновые свойствапроявляются весьма слабо, а на первый план выступают корпускулярныесвойства.
Поэтому γ -излучение рассматривают как поток частиц — γ -квантов.γ -кванты, обладая нулевой массой покоя, не могут замедляться в среде,поэтому при прохождении γ -излучения сквозь вещество они либопоглощаются,либорассеиваютсяим.Основнымипроцессами,сопровождающими прохождение γ -излучения через вещество являются:— фотоэффект или фотоэлектрическое поглощение γ -излучения— испускание атомом, вследствие поглощения γ -кванта, электрона содной из внутренних электронных оболочек, которое сопровождаетсяхарактеристическим рентгеновским излучением. Фотоэффект являетсяпреобладающим механизмом поглощения в области малых энергий γ квантов Eγ < 100 кэВ.— комптон-эффект (комптоновское рассеяние) является основныммеханизмом взаимодействия γ -квантов с веществом при энергияхEγ ≈ 500 кэВ2— образование электрон-позитронных пар (при Eγ > 1,02 МэВ = 2me c )становитсяосновнымпроцессомвзаимодействияγ -квантов свеществом при Eγ > 10 МэВ.Если энергия γ -кванта превышает энергию связи нуклонов в ядре(7 ÷ 8 МэВ) , то в результате поглощения γ -кванта может наблюдатьсяядерный фотоэффект — выброс из ядра одного из нуклонов, чаще всегонейтрона.13.
Дозиметрические величины и единицы.Воздействие γ -излучения (а также других видов ионизирующегоизлучения) на вещество характеризуют дозой ионизирующего излучения.Различаются:— Поглощенная доза излучения — физическая величина, равнаяотношению энергии излучения к массе облучаемого вещества.Единица поглощенной дозы излучения — грей (Гр): 1Гр=1Дж/кг — дозаизлучения, при которой облученному веществу массой 1кг передаетсяэнергия любого ионизирующего излучения 1Дж.— Экспозиционная доза излучения — физическая величина, равнаяотношению суммы электрических зарядов всех ионов одного знака,созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе (приусловии полного использования ионизирующей способности электронов), кмассе этого воздуха.Единица экспозиционной дозы излучения — кулон на килограмм (Кл/кг);внесистемной единицей является рентген (Р): 1Р=2,58·10–4 Кл/кг.А.Н.Огурцов.
Лекции по физике.Ядерная физика8–128–21Барионноечисло BМезоны01/2—+10001/2—+10Мюонµ−1206,81/2—+10МюонноенейтриноТау-лептон(Таон)Таонноенейтриноνµµ+ν~µ001/2—+10τ+ν~134871/2—+10001/2—+100264,101001273,101000974,001/2001966,201/200010740—00101836,21838,71/21/21/21/200+1+1021831/200+1023341/210+1123281/210+1123431/210+1025731/21/20+1Каоныγ−τ−ντ+АдроныПротонНейтронГипероны:лямбдасигмаксиомегаτπ0πK0K+Эта-мезонБарионыСпин, ед.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
