Фундаментальные взаимодействия

Закон радиоактивного распада

Число радиоактивных ядер данного сорта N изменяется со временем по закону

,

где N₀ - начальное число ядер,

l - постоянная радиоактивного распада.

Среднее время жизни радиоактивного ядра t – это промежуток времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшается в e раз:

.

Период полураспада T_1/2 - это время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества распадается наполовину. Очевидно, что

,

то есть, если пройдет время, равное n периодам полураспада, нераспавшимися останутся ядер.

Ядерные реакции

В ядерных реакциях выполняются законы сохранения массового числа и зарядового числа, в результате чего в уравнении реакции сумма зарядовых чисел Z и сумма массовых чисел A в левой и правой части должны быть одинаковы. Например, если

,

то A₁ + A₂ = A₃ + A₄ и Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄.

При этом считается, что у легких частиц, таких как электрон и позитрон, массовое число равно 0.

Обозначения частиц

Частица	Обозначение
a-частица (ядро атома гелия, состоит из 2 протонов и 2 нейтронов)	или
электрон (b– частица)	или
позитрон (b+ частица)	или
протон (p)
нейтрон (n)

A-распад

a-распадом называется испускание ядрами некоторых химических элементов a-частиц, представляющих собой ядра атомов гелия.

Уравнение a-распада имеет вид:

,

где P – ядро, подверженное распаду, или «родительское» ядро, D – ядро, образующееся в результате распада, или «дочернее» ядро.

a-распад является свойством тяжелых ядер с массовыми числами A > 200 и зарядовыми числами Z > 82. Исследования показали, что у каждого a-излучающего ядра имеется несколько групп «моноэнергетических» a-частиц, что свидетельствует о дискретности энергетического спектра ядер.

B-распад

При -распаде в ядре происходит превращение протона в нейтрон с испусканием позитрона и электронного нейтрино: .

При b^– -распаде в ядре происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и электронного антинейтрино .

Ядерные силы

Ядерные силы являются короткодействующими: их действие проявляется только на расстояниях примерно 10^-15 м.

Ядерные силы не зависят от электрических зарядов взаимодействующих частиц (зарядонезависимы).

Ядерным силам свойственно насыщение, то есть удельная энергия связи нуклонов в ядре (если не учитывать легкие ядра) при увеличении числа нуклонов не растет, а остается приблизительно постоянной.

Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов.

Ядерные силы не являются центральными силами. Их нельзя представить действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

Наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов.

Ядра с одинаковыми зарядовыми, но разными массовыми числами называются изотопами.

Масса ядра НЕ равна сумме масс образующих ядро нуклонов («дефект массы»).

Энергией связи ядра называется минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на составляющие его нуклоны. Мерой энергии связи ядра служит дефект массы. Если ядро состоит из Z протонов и A-Z нейтронов, то дефект массы определяется соотношением: . Энергия связи ядра – величина положительная, так как масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов. Удельной энергией связи ядра называется энергия связи, приходящаяся на один нуклон.

Фундаментальные взаимодействия

Элементарные частицы

Поиск по сайту: