1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Для их объяснения была предложена сверхтекучая модель атомного ядра. В основе сверхтекучей модели лежит выделение из остаточного взаимодействия нуклонов парных сил притяжения между нуклонами с одинаковой энергией и моментом и противоположными по знаку проекцивми момента. В основу каждой рассмотренной в гл. П модели положены разные исходные посылки, которые, казалось бы, иногда противоречили друг другу.
Между тем все модели хорошо описывают многие свойства ядер. Это означает, что на самом деле все рассмотренные модели являются разными отражениями какого-то главного принципа устройства ядерного вещества. Этим главным принципом является допущение о независимости движения, т. е, о слабом взаимодействии нуклонов в ядре. Таким образом, основной моделью ядра следует считать модель независимых частиц, в которой нуклоны рассматриваются как невзаимодействующие. Учет разных форм остаточного взаимодействия иуклонов приводит к различным вариантам оболочечной модели, а такхге к сверхтекучей и обобщенной моделям. Канальная модель, которая при своем появлении базировалась на предположении о сильном взаимодействии между нуклонами, также не противоречит главному принципу, так как рассматриваемые в ней явления (например, деление) носят характер коллективного движения всех нукпонов ядра, т.
е. относятся к сфере влияния обобщенной модели. (6. История открытия и основные закономерности ну Глава !!! РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЯДЕР Известно, что нестабильные ядра, а также все ядра, находящиеся в возбужденном состоянии, испытывают самопроизвольные, спонтанные превращения, приводящие к изменению состава или (и) внутренней энергии и квантовых чисел ядра. Такие самопроизвольно происходящие ядерные процессы называются радиоактивными, так как они протекают по законам радиоактивного распада.
К числу широкоизвестных радиоактивных процессов относятся а-распад, !)-распад (включая е-захват), т-изл учение е, спонтанное деление тяжелых ядер, а также непускание запаздывающих нейтронов и протонов и запаздывающее деление. Кроме того, в последние годы обнаружено еще несколько менее известных разновидностей радиоактивных процессов: протонный распад, кластерный распад ~углеродная, неоновая и др.
радиоактивности), непускание запаздывающих протонных и нейтронных пар и др. Большая часть перечисленных процессов описана в пасто ящей главе, материал которой разделен на пять параграфов. В й 16 рассмотрены основные закономерности радиоактивных процессов, в 5 17 — 19 — «старые» виды радиоактивности: и- распад, р-распад и у-излучение, в й 20 — «новые» вЂ” экзотические виды радиоактивности, в число которых (в связи с удобством изложения) включены и довольно давно известные процессы испускания зала зды вающих нукл оно в. По той же причине описание спонтанного и запаздывающего деления перенесено в гл.
У11. $16. История открытия и основные закономерности Впервые излучение радиоактивных ядер было проанализировано при помощи опытов по отклонению его в электрическом и магнитном полях и по поглощению в веществе. В результате этих опытов было установлено, что радиоактивные вещества испускают три вида излучения: е Некоторые физики считают, что у-излучение не следует относить к числу радиоактивных процессов, поскольку оно ие сопровопдается изменением нуклонного состава ядра. Однако разные энергетические состояния одного и того ие ядра, связанные т-переходом, подчас отличаются по своим ядерным свойствам более радикально, чем два разных ядра, связанных ~3-переходом (сравните ядра-изомеры и ядра в члены изодублета, например зН н зНе).
168 Глава Ш. Радиоактивные превращения ядер 1) и-излучение — тяжелые положительно заряженные частицы, движущиеся со скоростью около ! Ов см/с и поглощающиеся слоем алюминия в несколько микрон. Впоследствии методом спектрального анализа было показано, что этими частицами являются ядра гелия (втНе); 2) )3-излучение — легкие отрицательно заряженные частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, и поглощаемые слоем алюминия толщиной в среднем 1 мм.
Этими частицами оказались электроны; 3) у-излучение †силь проникающее излучение, не отклоняющееся ни в электрическом, ни в магнитном поле. Природа у-излучения — жесткое электромагнитное излучение, имеющее еще более короткую длину волны, чем рентгеновское. Позднее было установлено, что источником всех трех видов излучения является атомное ядро (открытое Резерфордом в !911 г.). 1.
ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА Детальное изучение радиоактивности привело Резерфорда в 1902 г. к открытию одного из изотопов радиоактивного газа радона (Кп), относящегося к группе благородных газов. Радон возникает в результате и-распада радия. Радон замечателен тем, что его активность А (1) заметно убывает со временем и Через время Тц, — — 3,8 дня она уменьшалась вдвое: А(Тцз)=Ао12. Еще через время Тц,— снова вдвое и всего в 4 раза: А(2Тця)=Ао/2 и т. д., так что через время 1 первоначальная активность Ао становилась равной: А(1)=Ао!2ц '".
(16.1) Естественно, что это явление интерпретировалось как уменьшение первоначального числа радиоактивных атомов Мо по аналогичному закону: 3411=)у,(2цти, (16.2) Время Тц„ за которое первоначальное количество Фо радиоактивных атомов уменьшается в 2 раза, названо периодом полураспада'. Широкое исследование радиоактивных элементов показало, что значение Т, ц неодинаково для разных элементов, но всегда одно и то же для данного изотопа.
Диапазон изменения Тц, очень велик. В настоящее время известны сс-радиоактивные вещества с периодами полураспада в Индекс 1/2 при Т иногда будет опускаться. З !6. История открытия и исконные закономерности 169 от 3 10 з с (2'зро) до 5 1О'~ А лет 1'444>Хд). Очень велики диапазоны изменения Тск также для р-распада н для у-излучения. Непосредственно измерить убывание радиоактивности со временем можно толь- ф воскр(- — с~ /2п2 ко для таких веществ, которые имеют Удобный пеРиод полУ- г'и т т з, ут распада. Без особых трудно- 222 з22 "" кк отей можно, напРимеР, изме- Рис. 77 рять периоды полураспада от нескольких секунд до нескольких часов и даже дней.
В этом случае при помощи ионизацнонной камеры илн счетчика измеряется активность препарата в разные моменты времени и строится кривая типа изображенной на рис. 77. Если измерения проводились достаточно долго (несколько периодов), то кривая позволяет определить период полураспада Тьк с большой точностью. Если периоды полураспада Тпз ( 1 с, то для их измерения требуются специальные методы, позволяющие за очень короткое время несколько раз определить активность препарата. Можно, например, укрепить препарат на вращающемся диске или бесконечной ленте, рядом с которой расположены один или несколько счетчиков а-частиц.
Тогда каждый раз, когда препарат проходит мимо счетчика, последний регистрирует активность. Зная скорость вращения диска или ленты, можно определить моменты времени, в которые проводится измерение. Подобные (или сходные) методы используются, например, для определения коротких (секундных) периодов полураспада у вновь открываемых изотопов трансурановых элементов.
Для определения еше более коротких периодов диск илн ленту можно заменить специальной радносхемой, включающей через определенные промежутки времени Ь2 счетчик, который будет регистрировать постепенно убывающую активность. Специальных методов измерения требуют короткоживушие продукты деления, образующиеся при облучении делящихся образцов в активной зоне реактора. Для получения надежных и высокостатистическнх результатов соответствующая методика должна автоматически обеспечивать циклическую повторяемость условий облучения и измерений с достаточно малым периодом. Большие периоды полураспада (несколько дней и больше) измерить непосредственно очень трудно, а очень большие— невозможно, потому что точное определение периода должно Глава 111.
Радиоаятывзпяв превращения ядер 170 длиться время, равное нескольким периодам. В этом случае период полураспада можно определить методом абсолютного счета частиц, испускаемых известным количеством исследуемого препарата, нли при помощи векового уравнения (см. ниже). 2. ЗАКОНЫ РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Радиоактивность есть свойство атомного ядра, точнее, его энергетического состояния (см.
9 17, п 2). Повлиять на ход процесса радиоактивного распада, не изменив состояния атомного ядра, нельзя. Следовательно, для данного ядра, находящегося в определенном энергетическом состоянии, вероятность радиоактивного распада Х за единицу времени постоянна*. Это означает, что число актов радиоактивного распада за время й определяется только количеством радиоактивных ядер тт'(1) в данный момент времени П ЙЧ= -ХФЙ.
(16.3) Вероятность распада )с входит в это уравнение в качестве коэффициента, который называется постоянной распада. Знак минус соответствует убыванию вещества в процессе распада. Решив уравнение (16.3), найдем следующий закон изменения числа радиоактивных ядер со временем: тт'= ФО ЕХр ( — )С1). (16.4) Если в полученное уравнение подставить вместо времени период полураспада Тпз, то можно найти связь постоянной распада Х с периодом полураспада Тпз. Х =1п 2) Тпз х0,69~ Тпз.
(16.5) С учетом равенства (16.5) уравнение (16.3) можно переписать в форме, удобной для экспериментального определения периода полураспада Тп, долгоживущих радиоактивных ядер: а7т" 0,69 — — — Ат. Тмз Для этого достаточно измерить число распадов в единицу времени ИФ/Й известного количества радиоактивных ядер Ф. Подобные измерения можно выполнить, например, при помощи * Очень слабая зависимость х от внешних условий наблюдается для е-захвата (см. 1 18, и. 1). Э НЬ История открытия и основные эакономерности 17! ионизационной камеры, на один из электродов которой нанесено тонким слоем известное количество радиоактивного вещества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
