Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Закономерности b-распада



Существуют три вида b-распада: электронный (b), позитронный (b+) и K-захват. В первом случае из ядра вылетает электрон, во втором — позитрон, а при K-захвате ядро поглощает одни из электронов K-оболочки.

Первоначально предполагалось, что b-распад протекает по схеме

, (36.13)

которая объяснялась распадом одного из нейтронов внутри ядра с образованием протона и электрона:

, (36.14)

Однако такое объяснение имеет ряд затруднений.

1. В реакции (36.14) нарушается закон сохранения спина. В самом деле, спины всех трех частиц в этой реакции одинаковы (S=1/2), поэтому 1/2=1/2+1/2, что невозможно.

2. Энергия электронов должна быть строго определенной (рис. 36.4, а), поскольку строго определенными являются энергии нейтрона и протона:

, (36.15)
Рис. 36.4

Между тем, опыт показывает, что при b-распаде энергии электронов изменяются в широких пределах (рис. 36.4, б): от нуля до некоторого максимального значения, вычисляемого по формуле (36.15).

3. Измеренная с помощью прямых калориметрических опытов суммарная энергия электронов оказалась меньше, чем ее значение, вычисленное с помощью (36.15). В связи с этим Н. Бор даже высказал предположение о возможном нарушении закона сохранения энергии в элементарных процессах.

Эти затруднения были преодолены в 1934 г., когда В. Паули высказал гипотезу о том, что при b-распаде из ядра одновременно вылетают две частицы — электрон и нейтрино.

Нейтрино имеет нулевой заряд, спин 1/2ћ и весьма малую (вероятно, нулевую) массу покоя. Эта частица может принимать участие только в слабых взаимодействиях (см. § 37.1) и поэтому характеризуется высокой проникающей способностью. Например, нейтрино с энергией 1 МэВ может пройти слой свинца толщиной 1018 м. Тем не менее, эта частица была зарегистрирована в 1951 г. в опытах с использованием потоков нейтрино большой интенсивности, возникающих вблизи ядерных реакторов.

Впоследствии выяснилось, что при b-распаде возникают нейтрино двух типов: при b+-распаде — нейтрино (обозначается n), а при b-распаде — антинейтрино ( ). Эти частицы отличаются ориентацией спина по отношению к импульсу: у нейтрино спин и импульс ориентированы в противоположные стороны, а у антинейтрино — в одну и ту же сторону.

В современной трактовке b-распад протекает по схеме:

(36.16)

Эта реакция идет с соблюдением закона сохранения спина: 1/2=1/2+1/2-1/2.

Сплошной энергетический спектр электронов объясняется тем, что энергия (формула (36.15)) случайным образом перераспределяется между антинейтрино и электроном. В опытах по измерению суммарной энергии, выделяющейся в b-радиоактивном источнике, происходит лишь кажущееся нарушение закона сохранения энергии, поскольку часть энергии уносится из калориметра нейтрино, которые не регистрируются в этих опытах.

Таким образом, с учетом нейтрино все отмеченные трудности снимаются.

При b-распаде в ядре происходит распад протона с образованием нейтрона, позитрона и нейтрино:

(36.17)

Позитрон является античастицей по отношению к электрону. Эти частицы имеют одинаковую массу и спин, но отличаются знаком заряда.

Распад протона по схеме (36.17) возможен лишь в том случае, если он находится внутри ядра, где заимствует недостающую энергию у других нуклонов. Поскольку масса протона меньше массы нейтрона, то для свободного протона процесс распада по схеме (36.17) невозможен, поскольку при этом нарушался бы закон сохранения энергии.

Третий тип b-распада (K-захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов K-оболочки, в результате один из протонов ядра превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:

.

Лекція 50.

Ефект Мессбауера. Ядернi реакцiї. Подiл ядер. Ланцюгова реакцiя подiлу. Ядерний реактор. Термоядернi реакцiї синтезу. Дозиметрiя.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.