Еще ответы (1120839), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

При этом один из нуклонов дейтрона (вданном случае это нейтрон) захватывается (срывается) ядром, адругой (протон) движется в направлении своего первоначальногоимпульса, не взаимодействуя с ядром.При срыве захваченный ядром нуклон занимает один из свободныхэнергетических уровней , причём с большой вероятностьюостальная часть ядра – остов – не возбуждается. Другой нуклонраспавшегося дейтрона несёт информацию об этом уровне – егоэнергии, чётности, моменте количества движения захваченногонейтрона на этом уровне.Реакция подхвата (p,d) обратна реакции срыва (d,p) и протекаетаналогично. Она также удобна для изучения состоянийзанимаемых отдельными нуклонами ядра.

Подхваченныйналетающим протоном нейтрон ядра оставляет вакансию (дырку)на том уровне, который он занимал, а образовавшийся дейтроннесёт информацию об этом уровне. Остальные нуклоны ядра сбольшой вероятностью остаются в прежних состояниях.К прямым ядерным реакциям относятся также реакции (p,2p),(e,ep), (e,en) при больших энергиях налетающих частиц (десяткисотни МэВ).Вопрос 25В 1934 г.

Ферми начал опыты по облучению U медленныминейтронами от Ra-Be источника. Целью этих опытов былообнаружение неизвестных в то время трансурановых элементов.Новые радиоактивные продукты были найдены, однакодальнейшие исследования показали, что радиохимическиесвойства многих "новых трансурановых элементов" отличались отожидаемых. Исследование этих продуктов продолжалось вплотьдо 1939 г., когда радиохимики Ган и Штрассман доказали, чтоновые активности принадлежат не тяжелым элементам, а атомамсреднего веса. Правильная интерпретация необычного ядерногопроцесса была дана в том же году Мейтнером и Фришем,предположившими, что возбужденное ядро урана делится на дваприблизительно равных по массе осколка.

На основании анализаэнергий связи элементов периодической таблицы они пришли квыводу, что в каждом акте деления должно освобождаться оченьбольшое количество энергии. Это подтверждалось опытами Фришаи Жолио.Из рис. видно, что наибольшуюустойчивость имеют ядра с А =40-120, т.е.

находящиеся всередине периодическойтаблицы. Энергетическивыгодными являются процессысоединения легких ядер иделения тяжелых ядер. В обоих случаях конечные ядрарасполагаются в той области значений А, где удельная энергиясвязи больше, чем удельная энергия связи начальных ядер.Поэтому указанные процессы должны идти с выделением энергии.Пользуясь данными по удельным энергиям связи, можно оценитьэнергию, которая освобождается в одном акте деления. Пусть ядрос А1 = 240 делится на два равных осколка с А2 = 120. В этом случаеудельная энергия связи осколков по сравнению с удельнойэнергией связи начального ядра увеличивается на 0.8 МэВ (от 1 7.6 МэВ для А1 = 240 до  2  8.4 МэВ для А2 = 120).

При этом должнавыделяться энергия Е = А1* 1 - 2А2*  2 = А1(  2 -  1)=200 МэВ.В 1939 г. Н. Бор и Уилер, а также Френкель предложили теориюэтого процесса, основанную на представлении ядра как каплизаряженной жидкости.Энергия, освобождающаяся при делении, может быть полученанепосредственно из формулы Вайцзеккера: W(A,Z)  a1A  a2A2/3 aZ23 A1 / 3a4(A / 2  Z )2A a5A3/4.Предположим, что ядро с массовым числом А1 и зарядом Z1делится на два одинаковых осколка с массовыми числами А2 = А1/2 и атомными номерами Z2 = Z1 /2. Энергия E, освобождающаясяпри делении, определяется соотношением E = 2W(A2,Z2) W(A1,Z1).Полагая А1=240 и Z1 = 90. Пренебрегая последним членом вформуле Вайцзеккера и подставив значения параметров a2 иa3,получаемПри делении изменяются поверхностная энергия Е2 и кулоновскаяэнергия E3, причем поверхностная энергия в данном примереувеличивается на 180 МэВ, а кулоновская энергия уменьшается, на340 МэВ.

Деление возможно в том случае, когда Е > 0.Отсюда получим, что деление энергетически выгодно, когдаZ^2/A > 17. Z^2/A называется параметром делимости. Z2/A = 17 дляядер в районе иттрия и циркония. Из полученных оценок видно, чтоделение энергетически выгодно для всех ядер с A > 90. Почему жебольшинство ядер устойчиво по отношению к самопроизвольномуделению?В процессе деления ядро последовательно проходит черезследующие стадии: шар, эллипсоид, гантель, два грушевидныхосколка, два сферических осколка.

После того как делениепроизошло, и осколки находятся друг от друга на расстоянии,много большем их радиуса, потенциальную энергию осколков,определяемую кулоновским взаимодействием между ними,можно считать равной нулю.Предполагается, что объем ядра в процессе деформацииостается неизменным. Поверхностная энергия Е'п при этомвозрастает, так как увеличивается площадь поверхности ядра.Кулоновская энергия Е'к уменьшается, так как увеличиваетсясреднее расстояние между нуклонами. Пусть сферическое ядро врезультате незначительной деформации, характеризующейсямалым параметром k, приняло форму аксиально-симметричногоэллипсоида. Можно показать, что поверхностная энергия Е'п икулоновская энергия Е'к в зависимости от меняются следующимобразом:где Еп и Ек - поверхностная икулоновская энергиисферического ядра. Суммаповерхностной и кулоновской энергий, определяющая изменениепотенциальной энергии ядра, равна Е'п + Е'к = Еп + Ек + k^2(2 Еп Ек)/5.В случае малых эллипсоидальных деформаций рост поверхностнойэнергии происходит быстрее, чем уменьшение кулоновскойэнергии.В области тяжелых ядер 2Еп > Ек сумма поверхностной икулоновской энергий увеличивается с увеличением k.

При малыхэллипсоидальных деформациях рост поверхностной энергиипрепятствует дальнейшему изменению формы ядра, а,следовательно, и делению.Наличие потенциального барьера препятствует мгновенномусамопроизвольному делению ядер. Для того чтобы ядромгновенно разделилось, ему необходимо сообщить энергию Q,превышающую высоту барьера Н. Высота барьера Н тем больше,чем меньше отношение кулоновской и поверхностной энергииЕк/Еп в начальном ядре. Это отношение, в свою очередь,увеличивается с увеличением параметра делимости Z^2/А. Чемтяжелее ядро, тем меньше высота барьера Н, так как параметрделимости увеличивается с ростом массового числа Ек/Еп =(a3Z^2)/(a2A) ~ A.Таким образом, более тяжелым ядрам, как правило, нужносообщить меньшую энергию, чтобы вызвать деление.Высота барьера деления обращается в нуль при 2Еп - Ек = 0. Вэтом случае Еп/Ек=2a2A/(a3Z^2)=1, откудаТ.е.

согласно капельной модели в природе должны отсутствоватьядра с Z^2/А > 49, так как они практически мгновенносамопроизвольно делятся. Существование атомных ядер с с Z2/А >49 объясняется оболочечной структурой.Вопрос 1В настоящее время создана теория, объединяющаяэлектромагнитное и слабое взаимодействие (в так называемоеэлектрослабое). Эта теория, описывающая электромагнитные ислабые взаимодействия кварков и лептонов и включающая КЭД(квантовую электродинамику) как составную часть, носит названиеэлектрослабой модели (ЭСМ) и подтверждена экспериментально.Для описания сильных взаимодействий кварков построена теория,называемая квантовой хромодинамикой (КХД).Таким образом, ЭСМ и КХД совместно описывают сильное,электромагнитное и слабое взаимодействие кварков и лептонов иобразуют теоретическую схему, называемую Стандартноймоделью.В настоящее время известно (вместе с резонансами иантичастицами) около 500 частиц.

Однако всё это многообразиефактически сводится (если не учитывать античастицы) к 12фермионам – 6 кваркам и 6 лептонам, которые, участвуя вразличных взаимодействиях (исключая гравитационное),обмениваются четырьмя бозонами (фотоном , глюоном g,бозонами W и Z). Эти 12 вышеупомянутых фермионов, имеющихспин ½, естественным образом делятся на три группы, которыепринято называть поколениями (или семействами). В каждом изпоколений 2 кварка и 2 лептона.123Заряд QПоколения (семейства)2Кваркиверхниеuct е3нижниеdsb1 е3енейтрино0заряженные e1еКварки и лептоны (их размер  1017 см) на современном уровнезнаний точечны (бесструктурны), т.е. выглядят (ведут себя) так, какбудто не состоят из более элементарных объектов.

Их называютЛептоныфундаментальными фермионами и из них состоят все болеекрупные объекты – адроны, ядра, атомы молекулы и т.д.Четыре вышеупомянутых бозона (, g, W и Z) имеют спин 1 иявляются квантами трёх фундаментальных полей –электромагнитного, сильного и слабого. Эти частицы называютфундаментальными или калибровочными бозонами.Таким образом, наш мир можно свести к фундаментальнымфермионам, взаимодействующим посредством обменафундаментальными бозонами.Кварки участвуют во всех видах взаимодействий.

Лептоны неучаствуют в сильных взаимодействиях.Кварки учавств. В сильном, слабом и э/м взаим., заряж. лептоны вслабом и э/м. Нейтрино в слабом.Фотон- э/м взаим. Тяжелые бозоны W+, W-, Z0-слабое взаим. ,т кварки и глюоны и составленные из них частицы,называемые адронами (барионы и мезоны). Оно действует в масштабах порядкаразмера атомного ядра и менее, отвечая за связь между кварками в адронах и за притяжениемежду нуклонами(разновидность барионов — протоны и нейтроны) в ядрах.Все протяжённые (т.е. имеющие размер  1013 см)сильновзаимодействующие частицы (включая резонансы),называются адронами и состоят из кварков.

Есть два типа адронов:барионы − состоят из трёх кварков ( qi q j qk ), не обязательноразных, имеют барионное квантовое число (заряд) B = 1 иполуцелый спин, т.е. являются фермионами;мезоны − состоят из кварка и антикварка ( qi q j ), имеют барионныйзаряд B = 0 и целый спин, т.е. являются бозонами.Так, протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (p  uud),нейтрон – из двух d-кварков и одного u-кварка (n  udd). Протон инейтрон – барионы.

Кварковая структура   и   -мезоновследующая:   ud ,   u d .Всеми вышеперечисленными типами частиц (фундаментальныефермионы и бозоны, адроны (барионы  мезоны) и ихантичастицами исчерпываются известные элементарные частицы.Полное число частиц меняется, так как открываются новыечастицы.Вопрос 2В процессе взаимодействий и превращений частиц выполняетсяряд законов сохранения. Они двух типов – аддитивные имультипликативные. Ряд законов сохранения универсален, т.е.выполняется всегда (при всех взаимодействиях).

Другие внекоторых взаимодействиях не выполняются (нарушаются).К универсальным законам сохранения относятся те, которыеобусловлены инвариантностью уравнений движения относительнотрансляций (сдвигов) в пространстве и во времени. С этими типамисимметрий – однородностью пространства и времени – связаносуществование законов сохранения импульса и энергииизолированных систем частиц. Изотропность трёхмерногопространства, т.е. инвариантность уравнений движенияотносительно поворотов (вращений), приводит к законусохранения момента количества движения.Если преобразование волновой функции, отвечающее законусохранения, имеет непрерывный характер, то соответствующийзакон сохранения аддитивен, т.е.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)