physics_saveliev_3 (535941), страница 73
Текст из файла (страница 73)
предположение, что при (1-распаде вместе с электроном испускается еще одна частица, которая уносит с собой энергию Е,к — Е, Так как эта частица никак себя не обнаруживает, следовало признать, что она нейтральна и обладает весьма малой массой (в настоящее время установлено, что масса покоя этой частицы, по-видимому, равна нулю). По предложению 3. Ферми эту гипотетическую частицу назвали и е й т р и н о ') (что означает «маленький нейтрон»). Имеется еще одно основание для предположения о нейтрино (нли антннейтрипо).
Спин нейтрона, протона н электрона одинаков и равен '/,. Если написать схему (67.5) без антинейтрнно, то суммарный спин возникающих частиц (который для двух частиц с з = '/я может быть либо нулем, либо единицей) будет отличаться от спина исходной частицы. Таким образом, участие в ()-распаде еще одной частицы диктуется законом сохранения момента импульса, причем этой частице необходимо приписать спин, равный '/, (или а/я), установлено, что спин нейтрино (илн антинейтрино) равен 1/я. Непосредственное экспериментальное доказательство существования нейтрино было получено только в 1956 г.
Итак, энергия, выделяющаяся при 6 -распаде, распределяется между электроном и антинейтрино в самых разнообразных пропорциях. Второй вид р-распада (6'-распад) протекает по схеме: зХл — я х, т'+ .„по+ и. (90.6) В качестве примера можно привести превращение азота Хта в углерод С": ео 1 ч 1т",ак видно из схемы, атомный номер дочернего ядра на единицу меньше, чем материнского.
Процесс сопровождается испусканием позитрона е" [в формуле (90.6) он обозначен символом +теа] и нейтрино тг, возможно также возникновение у-лучей. Позитрон является анти- частицей для электрона, Следовательно, обе частицы, испускаемые при распаде (90.6), представляют собой ') Согласно принятой а настоящее время классификации при р -распаде пспускается не нейтрино, а антинсйтриао, 4во античастицы по отнон~ению к частицам, испускаемым при распаде (90.5). Процесс р'-распада протекает так, как если бы один из протонов исходного ядра превратился в нейтрон, испустив при этом позитрон и нейтрино: р -+ и + е+ + ч. (90.7) Для свободного протона такой процесс невозможен по энергетическим соображениям, так как масса протона меньше массы нейтрона, Однако протон в ядре может заимствовать требуемую энергию от других нуклонов ядра.
Третий вид р-распада (К-захват или е-захват) заключается в том, что ядро поглощает один нз К-электронов (реже один из Л- или М-электронов) своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино: р+ е — п+ т. Возникшее ядро может оказаться в возбужденном состоянии. Переходя затем в более низкие энергетические состояния, оно испускает у-фотоны.
Схема процесса выглядит следующим образом: хХ" +,е' — х,ух+ ч. (90.8) Место в электронной оболочке, освобожденное захваченным электроном, заполняется электронами из вышележащих слоев, в результате чего возникают рентгеновские лучи. К-захват легко обнаруживается по сопровождающему его рентгеновскому излучению. Именно этим путем и был открыт К-захват Альварецом в 1937 г. Примером К-захвата может служить превращение калия Кю в аргон Агю: К4О ) еО А~40 ) Протонная радиоактивность. Как показывает само название, прн протонной радиоактивности ядро претерпевает превращение, испуская один или два протона (в последнем случае говорят о двупротонной радиоактивности).
Этот вид радиоактивности наблюдался впервые в !963 г. группой советских физиков, руководимой Г. Н. Флеровым. 456 Спонтанное деление тяжелых ядер. Процесс самопроизвольного деления ядер урана на две примерно равные части был обнаружен в !940 г. советскими физиками Г. Н. Флеровым и К. А, Петржаком. Впоследствии это явление было наблюдено и для многих других тяжелых ядер.
По своим характерным чертам спонтанное деление близко к вынужденному делению, которое рассматривается в 5 92. Единица активности. В международной системе единиц (СИ) активность радиоактивных препаратов измеряется числом распадов в секунду. Соответственно единицей активности в этой системе является распад/сек. Допускается применение внесистемных единиц: распад(мин и кюри. Единица активности, называемая кюри, определяется как активность такого препарата, в котором происходит 3,700.10м актов распада в секунду.
Применяются дробные единицы (милликюри, микрокюри и т. д.), а также кратные единицы (килокюри, мега- кюри). 9 91. Ядерные реакции Ядерной реакцией называется процесс интенсивного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или с другим ядром, приводящий к преобразованию ядра (или ядер).
Взаимодействие реагирующих частиц возникает при сближении их до расстояний порядка 1О " см благодаря действию ядерных сил. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является взаимодействие легкой частицы а с ядром Х, в результате которого образуется легкая частица Ь и ядро У: Х+а- У+Ь. Обычно реакции такого вида записываются сокращенно в виде: Х(а, Ь)У, (91.1) В скобках указываются участвующие в реакции легкие частицы, сначала исходная, затем конечная. В качестве частиц а и Ь могут фигурировать нейтрон (и), протон (р), ядро тяжелого водорода,Н' — дейтон (Н)„а-частица (а) и у-фотон (у). Ядерные реакции могут сопровождаться как выделением, так и поглощением энергии. Количество 45Г выделяющейся энергии называется т е п л о в ы м э ффектом реакции. Он определяется разностью масс покоя (выраженных в энергетических единицах) исходных и конечных ядер.
Если сумма масс образующихся ядер превосходит сумму масс исходных ядер, реакция идет с поглощением энергии и тепловой эффект ее будет отрицательным. Как установил Н. Бор в 1936 г., реакции, вызываемые не очень быстрыми частицами, протекают в два этапа. Первый этап заключается в захвате приблизившейся к ядру Х на достаточно малое расстояние (такое, чтобы могли вступнгь в действие ядерные силы) посторонней частицы а и в образовании промежуточного ядра П, называемого составным ядром или ко ми а у н д-я д р о м. Энергия, привнесенная частицей а (она слагается из кинетической энергии частицы и энергии ее связи с ядром), за очень короткое время пере- распределяется между всеми нуклонами составного ядра, в результате чего это ядро оказывается в возбужденном состоянии.
На втором этапе составное ядро испускает частицу Ь(п, р, а, у). Символически такое двустаднйное протекание реакции (91.1) можно представить следующим образом: Х+а .11- У+Ь. (91.2) Может случиться, что испушенная частица тождественна с захваченной (Ь = — а). Тогда процесс (91.2) называют р а с с е я н и е м, причем в случае, если энергия частицы Ь равна энергии частицы а (Еь = Е~), рассеяние будет уп руги м, в противном случае (т. е.
прн Еь~Е ) — неупруг им. Ядерная реакция имеет место, если частица Ь не тождественна с а. Промежуток времени тю который требуется нуклону с энергией порядка 1 Мэв (что соответствует скорости нуклона — 1О'см/сек) для того, чтобы пройти расстояние, равное диаметру ядра ( 10 " см), принимается в качестве естественной ядерной единицы врем е н и.
Эта единица имеет величину: (91.3) Среднее время жизни составного ядра (равное 10-"— 10 " сек) на много порядков превосходит ядерное вре- 458 мя тя. Следовательно, распад составного ядра (т. е. непускание им частицы Ь) представляет собой процесс, не зависящий от первого этапа реакции, заключающегося в захвате частицы а (составное ядро как бы «забывает» способ своего образования). Одно и то же составное ядро может распадаться различными путями, причем характер этих путей н их относительная вероятность не зависят от способа образования составного ядра.
Реакции, вызываемые быстрыми пуклонами и дейтонами '), протекают без образования промежуточного ядра. Такие реакции носят название прямых ядерных взаимодейс т в и й. Типичной реакцией прямого взаимодействия является р е а к ц и я с р ы в а, наблюдающаяся при не- центральных соудареннях дейтона с ядром. При таких соударениях один нз нуклонов дейтона может попасть — 9 в зону действия ядерных сил и будет захвачен ядром, в то время как другой нуклон останется вне зоны действия ядерных сил и пролетит мимо 6 ядра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
