PDF-ответы на вопросы к экзамену (1120821), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Запрет распада протона (легчайшего из барионов) связан сэмпирическим законом сохранения барионного числа, однако сам этот закон неимеет глубокого теоретического обоснования — сохраняющаяся величина несвязана с какой-либо пространственно-временной симметрией (в отличие,например, от закона сохранения энергии) и не имеет характера калибровочногозаряда (в отличие, например, от закона сохранения электрического заряда).Следует отметить, что в случае нестабильности протонов все атомные ядраявляются радиоактивными (хотя и с очень большими периодами полураспада).30.
Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах.Выделяются следующие этапы образования тяжелых ядер во Вселенной:Горение водорода, в результате этого процесса образуются ядра 4He.Горение гелия. В результате реакции 4He + 4He + 4He 12C + образуютсяядра 12C.-процесс. В результате последовательного захвата -частиц образуютсяядра 16O, 20Ne, 24Mg, 28Sie-процесс. При достижении температуры 5 109 K в звездах в условияхтермодинамического равновесия протекает большое количество разнообразныхреакций, в результате чего образуются атомные ядра вплоть до Fe и Ni.
Ядра сA ~ 60 - наиболее сильно связанные атомные ядра. Поэтому на них кончаетсяцепочка ядерных реакций синтеза, сопровождающихся выделением энергии.s-процесс. Ядра тяжелее Fe образуются в реакциях последовательного захватанейтронов. Последующий-распад повышает порядковый номер образующихсяатомных ядер. Интервал времени между последовательными захватами нейтроновбольше периодов-распада.r-процесс. Если скорость последовательного захвата нейтронов гораздо большескорости-распада атомного ядра, то оно успевает захватить большое числонейтронов и лишь затем, в результате последовательной цепочки-распадов,превращается в стабильное ядро.
Обычно считается, что r-процессы происходят врезультате взрывов Сверхновых.P-процесс. Некоторые стабильные нейтронодефицитные ядра (так называемыеобойденные ядра) образуются в реакциях захвата протона, в реакциях ( ,n) или вреакциях под действием нейтрино.X-процесс. Механизм образования легких ядер Li, Be, B в то время не былизвестен. Образовавшись в звездах, эти ядра должны были интенсивноразрушаться в реакциях под воздействием протонов. Сегодня считается, что этиядра образуются в результате взаимодействия космических лучей с космическойпылью. (Легкие ядра образуются также на дозвездной стадии эволюцииВселенной.)31.
Космические лучи. Состав и происхождение.Различают первичные космические лучи - космические лучи до входа ватмосферу и вторичные космические лучи, образовавшиеся в результатепроцессов взаимодействия первичных космических лучей с атмосферой Земли.Первичные космические лучи можно разделить на Галактические (болееэнергитичные, но их поток очень мал) и Солнечные (менее энергитичные, но ихпоток довольно высок, особенно во время солнечных вспышек).
Оба типа лучей восновном состоят из протонов и, в меньшей степени, ядер гелия.В результате взаимодействия с ядрами атмосферы первичные космические лучи (восновном протоны) создают большое число вторичных частиц − пионов, протонов,нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Таким образом вместо однойпервичной частицы возникает большое число вторичных частиц. Такой каскадпокрывает большую территорию и называется широким атмосферным ливнем.В одном акте взаимодействия протон обычно теряет ~50% своей энергии, а врезультате взаимодействия возникают в основном пионы. Каждое последующеевзаимодействие первичной частицы добавляет в каскад новые адроны, которые летятпреимущественно по направлению первичной частицы.
Образующиеся пионы могутвзаимодействовать с ядрами атмосферы, а могут распадаться. Адронная компонентадо поверхности Земли практически не доходит, превращаясь в мюоны, нейтрино и γкванты.Мюоны в свою очередь могут распадатьсяОбразующиеся при распаде нейтральных пионов γ-кванты вызывают каскадэлектронов и γ-квантов, которые в свою очередь образуют электрон-позитронныепары. Заряженные лептоны теряют энергию на ионизацию и радиационноеторможение. Поверхности Земли в основном достигают релятивистские мюоны.Электронно-фотонная компонента поглощается сильнее...