|
|
Вопросы на полусеместровый контроль по дисциплине Ядерная физика
4. Ядерные силы и их свойства
Между составляющими ядро нуклонами существуют особые, специфические только для ядер силы, значительно превышающие силы кулоновского отталкивания между протонами. Их называют ядерными силами (ЯС). ЯС относятся к сильным взаимодействиям.
Основные свойства ЯС:
1. ЯС являются силами притяжения
2. ЯС являются короткодействующими – действуют на расстояниях
10^-15 м
3. ЯС являются зарядонезависимыми, что говорит о их неэлектрической природе
4. ЯС свойственно насыщение, т.е. каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Таких соседей не может быть больше 12.
5. ЯС зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Например, нейтрон и протон образуют дейтрон только при условии параллельности их спинов.
6. ЯС не являются центральными, т.е. действующими по линии, соединяющей центры нуклонов.
7. ЯС имеют обменный характер, т.е. взаимодействие между двумя нуклонами обусловлено обменом третьей частицей – пи-мезоном.
5. Явление радиоактивности
Под радиоактивностью (РА) понимают способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов РА-излучений или ядерных фрагментов.
Ядро, испытывающее распад, называется материнским, а возникающее в результате – дочерним.
РА различают на естественную(у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную ( у изотопов, полученных в результате ядерных реакций)
Принципиального различия между ними нет.
Причины РА-распада:
Избыточное число нейтронов и протонов по сравнению с их равновесным соотношением для устойчивых ядер соответствующего нуклида
Избыточность энергии у нуклонов ядра по сравнению с их энергией в стабильном ядре. От «лишней» энергии ядро избавляется, испуская гамма-кванты. Поэтому, РА-распад всегда экзотермичен.
Распад – спонтанный процесс, т.е. результат каждого события нельзя предсказать точно, а лишь его вероятность.
6. Закон радиоактивного распада
Теория РА-распада строится на том, что отдельные РА-ядра распадаются независимо друг от друга, а вест процесс подчиняется законам статистики. Т.е. закономерности будут тем точнее, чем большее количество ядер распадается.
Закон РА-распада говорит о том, что количество нераспавшихся ядер уменьшается по экспоненте:
N(t) = 
 – число нераспавшихся ядер при t = 0
– 
Интенсивность процесса характеризуется двумя величинами:
Среднее время жизни (T = 1/)
Период полураспада – время, за которое исходное число ядер уменьшится вдвое
 = ln2 /
Период полураспада – это характеристика устойчивости ядер относительно РА-распада.
Активность – это число распадов в ед. времени.
А =  [Бк]
7. Свойства гамма-распада
Гамма излучение не является самостоятельным видом РА-ти, оно лишь сопровождает другие процессы ядерных превращений.
Гамма-спектр является линейчатым.
Установлено, что гамма излучение испускается дочерним ядром
В момент своего образования дочернее ядро оказывается возбужденным и оно переходит в основное состояние с испускаением гамма-излучения
При гамма распаде A и Z не меняются. По сути, гамма квант – это электромагнитное излучение. Оно настолько коротковолновое, что на первый план выступают корпускулярные свойство и гамма-кванты считаются частицами.
Время жизни гамма-активных ядер меняется от 10^-8 до 10^-17, что значительно меньше, чем жизнь ядер, полученных в результате альфа- бета- распадов
8. Свойства альфа-распада
Состоит в испускании тяжелыми ядрами альфа-частиц – ядер атома гелия
Установлено, что альфа-распад оказывается энергетически возможным, начиная с А>140. Особенно многочисленными альфа-распадные ядра начиная с z = 82
Энергия связи в альфа-частице 28 МэВ
Образовавшаяся в ядре альфа-частица испытывает меньшее притяжение к остальным нуклонам ядра. Наличие поверхностного потенциального барьера не позволяет альфа-частице сразу покинуть ядро. Теория альфа-распада основана на явлении туннелирования.
Из 10^16 раз ударения частицы о потенциальный барьер, она проходит через него лишь раз.
Альфа распад описывается правилом смещения:
Для альфа-распада характерна сильная зависимость между периодом полураспада и энергией вылетающих альфа-частиц.
При альфа-распаде 90% энергии передается альфа-частице, а остальное – ядру отдачи, которое оказывается в возбужденном состоянии и избавляется от избытка энергии путем излучения гамма-кванта.
|
|
|
Скачать 67.02 Kb.