Электромагнитное излучение (стр. 10 )

1 _ h

332

Электромагнитное излучен

Ие

В процессе измерения меняется состояние микрообъекта. Одновременное точное определение координаты и импульса частицы невозможно.

Соотношения неопределенностей Гейзенберга.

1. Произведение неопределеннос
ти координаты частицы на неопре
деленность ее импульса не мень
ше постоянной Планка:

АуЛру> h.

2. Произведение неопределеннос
ти энергии частицы на неопреде
ленность времени ее измерения
не меньше постоянной Планка:

AEyAt > h.

Постулаты Бора.

1.  В устойчивом атоме электрон может двигаться лишь по особым, стационарным орбитам, не излучая при этом электромагнитной энергии.

2.  Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией Еп. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:

*vte-- Ek-En. Правило квантования орбит Бора: На длине окружности каждой стационарной орбиты укладывается целое число п длин волн де Брой-ля, соответствующих движению электрона:

2кг =

Основное состояние атома

состояние с минимальной энепг^ ей.

Люминесценция — неравновес-ное излучение вещества. Спектральный анализ — метод определения химического состава и других характеристик вещества по его спектру.

Основные излучательные процессы атомов: поглощение света спонтанное и вынужденное излучения.

Поглощение света сопровождается переходом атома из основного состояния в возбужденное. Спонтанное излучение — излучение, испускаемое при самопроизвольном переходе атома из одного состояния в другое. Индуцированное излучение — излучение атома, возникающее при его переходе на более низкий энергетический уровень под действием внешнего электромагнитного излучения.

Лазер — источник излучения, уси
ливаемого в результате индуциро
ванного излучения.
Инверсная населенность энерге
тических уровней — неравновес
ное состояние среды, при которо
концентрация атомов в возбужде
ном состоянии больше, чем ко ^
центрация атомов в основном &
стоянии. ^

Метастабильное состояние ^ возбужденное состояние атом. котором он может находиться з чительно дольше, чем в дрУгИ* стояниях.

ФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

<) ( )

Физика атомного ядра

§ 81 • Состав атомного ядра

Протон и нейтрон. Опыты Резерфорда, проведенные в 1910 г. (см. § 77), показали, что атомное ядро, находящееся в центре атома, враз меньше размера самого атома и сосредоточивает 99,9% массы атома. Последующее изучение состава ядра проводилось экспериментально с помощью бомбардировки ядра а-частицами. При подобной бомбардировке из ядра вылетали частицы, входящие в его состав. Первой такой частицей, открытой Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке ядер В, F, Na, Al, Р, Ne, Mg и других элементов, был протон (от греч. protos — первый, первичный), или ядро самого легкого изотопа атома водорода ^Н. Протон р имеет положительный заряд, равный заряду электрона, е = 1,6 • 10_19Кл, масса протона тр = 1,6726231 • 10~27кг = 1, а. е. м. Протоны встречаются в земных условиях в свободном состоянии как ядра атома водорода. Однако считать, что атомное ядро любого атома (за исключени-ем iH) состоит только из протонов, было бы неправильно. Если, напри-яеР> заряд ядра атома Х|С равен +6е, то это означало бы, что ядро состоит 3 шести протонов с общей массой 6 а. е. м. Однако опыт показывает, что асса атома 1|С равна 12 а. е. м. Следовательно, кроме протонов в состав ДРа входят и другие частицы общей массой 6 а. е. м.

1932 г. английский физик Джеймс Чедвик установил, что при об-

ении ядер атома бериллия а-частицами из ядра вылетают нейтраль-

частицы массой, близкой к массе протона. Эта частица была названа

Ко Р°ном (от лат. neutron — ни тот ни другой, или нейтральный). Та-

Ча лазвание подчеркивало отсутствие у нейтрона электрического заря-

^lOn ССа покоя свободного нейтрона тп = 1,6749286 • 10~27 кг =

йа ' ""4902 а. е. м. превосходит массу протона на 2,5 массы электро-

йцд Личаясь от массы протона всего на 0,14%. Нейтроны в свободном

земных условиях практически не встречаются из-за их неустойчи-

334 Физика высоких энеРг -

вости. Нейтрон достаточно быстро самопроизвольно распадается: сред время жизни нейтрона близко к 15,3 мин.

По современным представлениям протон и нейтрон являются дву разными состояниями одной и той же частицы — нуклона (от лат. пцо] * us — ядро).

Протон — нуклон в заряженном состоянии, нейтрон — в нейтрал ном. Для обозначения протона в ядерных реакциях используют символ \р, а нейтрона $п. Нижний индекс характеризует электрический заряд частицы, кратный заряду (+е) протона (или зарядовое число Z), верхний — число нуклонов, которое содержит частица (или массовое число Л).

Подобно электрону, протон и нейтрон имеют спиновой момент импульса, равный h/2, т. е. протон и нейтрон обладают полуцелым спином (в единицах h).

Протонно-нейтронная модель ядра. Согласно протонно-нейтронной модели ядра, предложенной в 1932 г. российским физиком и В. Гейзенбергом, ядро атома любого химического элемента состоит из двух видов элементарных частиц: протонов и нейтронов. Вследствие электронейтральности атома число Z протонов в ядре (зарядовое число), имеющих заряд (+Ze), равно числу Z электронов с полным зарядом (-Ze), движущихся вокруг ядра. Например, один электрон атома водорода удерживается вблизи ядра одним протоном. При этом в ядре различных изотопов (от греч. isos — одинаковый, topos — место) атома водорода может находиться не только протон, но и разное число N нейтронов.

Изотопы — атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре (зарядовое число Z) и разное число N нейтронов.

Например, водород имеет три изотопа: \Н— протий (в ядре только один протон), \Н — дейтерий (в ядре — протон и нейтрон), ?Н — тритии (в ядре — протон и два нейтрона).

Сильное взаимодействие нуклонов. Протоны и нейтроны удерясив ются в ядре в результате сильного взаимодействия, существующего ме ду этими частицами. Наличие такого взаимодействия было подтвержу ^ но в 1919 г. опытами Резерфорда. В этих опытах бомбардировке ос-част цами подвергались легкие ядра атомов (с малым Z) для уменьшения кУ лоновского отталкивания. При бомбардировке ядер атома водор°Д (протонов) ос-частицы испытывали кулоновское отталкивание от пр°

фи3ика атомного ядра

335

плшсть электромагнитного взаимодействия

< 259

Электромагнитное и сильное взаимодействия а-частицы с протоном

к—

Д=3фм^|р

*ч

/

Область сильного взаимодействия

на, находясь от него на расстоянии, превышающем 3 фм (1 фм = 10 15м). На меньших расстояниях пролета от протона наблюдалось притяжение а-частиц к протону (рис. 259), обусловленное сильным взаимодействием нуклонов друг с другом. Нейтрон начинает притягиваться к протону, находясь от него на расстоянии, меньшем 2 фм. На расстоянии, меньшем 0,4 фм, действуют мощные силы отталкивания между ними.

Притяжение между протоном и нейтроном объясняется их постоянным обменом друг с другом виртуальной (экспериментально ненаблюдаемой при таком взаимодействии) частицей — л+-мезоном (рис. 260).

Пие At =

Подобный обмен условно можно продемонстрировать на следующем примере. Один из двух людей, стоящих друг напротив друга, с очень тяжелым шаром в руках, будучи не в состоянии удержать равновесие, наклоняется вперед. В этот момент второй человек, до этого лишь придерживавший шар, его подхватывает, и ситуация вскоре зеркально повторяйся. Предложенный пример является лишь наглядной иллюстрацией, взаимодействие посредством обмена виртуальными частицами не имеет столь простого объяснения. Дело в том, что свободный протон (или нейтрон) не может согласно законам сохранения импульса и энергии испус-Ить частицу без поступления энергии извне. Для такого испускания неводима энергия, не меньшая АЕ = т0с2 (т0— масса частицы). Однако ^отношение неопределенностей Гейзенберга AEAt > ft допускает наруше-закона сохранения энергии в течение малого промежутка времени

"/(m0c2), необходимого для испускания частицы, называемой вир-

^ ©*4^fc*C 4t *k, ©

^260

Обменное взаимодействие протона и нейтрона

336

Физика высоких энерги-

туалъной. За это время виртуальная частица не может уйти дальше чр на расстояние

R = cAt=- (240v

h m.nC '

Эту длину называют комптоновской длиной волны частицы (в честь американского физика А. Комптона).

Комптоновская длина волны частицы — пространственный масштаб существования виртуальной частицы.

Комптоновская длина волны определяет радиус действия того или иного вида взаимодействия.

Электромагнитные взаимодействия заряженных частиц осуществляются обменом фотонов. Для фотона т0 = О, поэтому радиус действия электромагнитных сил R —> °°, т. е. эти силы являются дальнодействую-щими.

Зная радиус действия ядерных сил Rs ~ 10~15м, можно оценить массу виртуальной частицы — переносчика сильного взаимодействия:

т = JL = 1.05 "Ю-34 в я • Ю-28 кг т° RRc ю-»-3-108 ~d 1и кг-

Полученная в результате приближенной оценки масса оказывается очень близка к массе элементарной частицы тс+-мезона, открытой в 1947 г.: тк+ *= 2,5 • 10~28кг.

Сильное взаимодействие не зависит от заряда частиц: оно связывает между собой зараженные нуклоны (р—^-взаимодействие), нейтральные (п—п-взаимодействие), а также заряженные и нейтральные частицы (п—^взаимодействие). Зарядовая симметрия сильного взаимодействия — независимость сил, взаимодействие между нуклонами от их электрических зарядов.

Взаимодействие протонов происходит в результате обмена виртуаль аыми нейтральными л°-мезонами (пионами). Процесс обмена нуклонов виртуальными частицами изображают на диаграммах Фейнман ^ Р. Фейнман — американский физик), на которых реальной частице с доставляется прямая линия, а виртуальной — волнистая (рис. 261)-

Ядерные силы взаимодействия зависят от взаимной ориентации с юв нуклонов;. При антипараллельных спинах энергия взаимодейств гуклонов оказывается меньше, чем при параллельных. Парное распо кение нуклонов с антипараллельными спинами в одном энергеШ ■ком состоянии ядра энергетически более выгодно, чем возникнове шры таких Нуклонов с параллельными спинами.

физика атомного ядра

337

Состав и размер ядра. Рассмотрим состав яд-
некоторых химических элементов, чтобы вы
гнить основные закономерности его образова
ния. и

В электронной оболочке гелия находятся два

электрона, а в ядре соответственно два протона. Однако ядро, состоящее из двух протонов, неустойчиво из-за кулоновского отталкивания протонов (такое ядро существует менее 10~18с). Два нейтрона, входящие в состав ядра |Не, стабилизируют ядро. Силы их ядерного притяжения между собой и к протонам препятствуют кулоновско-му отталкиванию протонов. В основном энергетическом состоянии ядра |Не, обладающего минимальной энергией, находятся две пары протонов и нейтронов с противоположными спинами (рис. 262). Подобное парное размещение нуклонов соответствует максимальному заполнению соответствующей энергетической оболочки. Энергия ядер, как и атомов, квантуется, т. е. ядра обладают дискретным спектром энергетических состояний. В случае нечетного числа протонов или нейтронов в ядре неспаренный нуклон может занять лишь следующий, более высокий энергетический уровень. Обладая большей энергией, ядра с нечетными числами Z и N {нечетно-нечетные ядра) оказываются менее стабильными. Существует всего четыре стабильных нечетно-нечетных ядра IН, |Li, ^В и ^N, для которых Z = N, а нечетно-четных стабильных ядер Не существует вообще.

Нечетно-четные ядра — ядра, состоящие из

^четного (четного) числа протонов и четного

(-Нечетного) числа нейтронов. Наиболее стабиль-

ьгми являются четно-четные ядра, состоящие

3 четного числа протонов и четного числа нейт-

°нов. Известно около 160 стабильных четно-

тных ядер. Особой устойчивостью среди четно-

, НЬ1Х яДеР отличаются «магические» ядра —

Ра> у которых число Z протонов или N нейт-

0н°в равно одному из чисел 2, 8, 20, 28, 50, 82,

а)

б)

А 261

Нуклон-нуклонное взаимодействие в результате обмена пионами:

а) протон-нейтронное
взаимодействие;

б) протон-протонное
взаимодействие

а)

Не

▲ 262

Ядро атома гелия:

а) нуклоны в ядре;

б) нуклоны в основном
энергетическом
состоянии

338

Физика высоких

Энергий

126. Сами эти числа также называют магическими. Магические числа ражают периодичность заполнения нуклонами энергетических оболоч ядра, подобную периодичности заполнения электронами электроннь оболочек атомов, отраженной в Периодической системе Менделеева, у тойчивые магические ядра напоминают атомы инертных газов, характеризующиеся сферической симметрией и химической пассивностью, связанной с наибольшей энергией связи валентных электронов. Тем не менее число электронов на электронных оболочках атомов инертных газов меняется в последовательности, отличной от магических чисел: 2, 10,18 36, 54, 86.

Максимальной устойчивостью и поэтому наибольшей распространен-юстью в природе обладают дважды магические ядра, у которых магиче-:ким является как число протонов, так и число нейтронов. Таких ядер tcero пять: |Не; 1|0; fo^a, 1о^а' 282-Р°- Особая прочность дважды магиче-кого ядра |Не проявляется, в частности, в том, что такие ядра (сс-части-(ы) испускаются при радиоактивном распаде ядер.

У магических, и особенно дважды магических ядер с массовым чис-:ом А, энергия связи нуклона аномально велика по сравнению с его энер-ией связи в ядрах с соседними массовыми числами (А - 1) и (А + 1).

,2фм ' i ------ -*------- »Н------- г-*-

Предполагая, что нуклоны плотно упакованы в ядре с массовым числом А, можно оценить радиус R. Условно вводя радиус нуклона г0, можно утверждать, что объем ядра складывается из объема отдельных нуклонов

%s

1,9 фм

!««•.

(НУ-

(241)

Следовательно, радиус ядра равен:
_______ К = Г(УАУ*.________ I

Эксперименты показывают, что г0 = 1,2 Фм-На рисунке 263 показаны относительные размеры ядер водорода, гелия, золота и урана. Зная радиус ядра, можно оценить плотност ядерного вещества, зная, что 1 а. е. м. = 1»Ьо хНГ27кг,

^263 гносителъные разме-ядер

тя _А 1, _

4/ЗяД3 • А = 2,3- 1017кг/м3.

к 4/ЗтсД3 1,66 ю-27

4/Зтс(1,2 • 10~15);

физика атомного ядра

339

Пля сравнения плотность воды 103 кг/м3. Один кубический сантиметр ного Вещества имел бы массу 230 млн т. Из ядерного вещества состоит нейтронные звезды — гигантские ядра, удерживаемые гравитационным притяжением.

ВОПРОСЫ

1 приведите основные характеристики протона и нейтрона. Охарактеризуйте протон-но-нейтронную модель ядра.

2.  Как осуществляется сильное обменное взаимодействие протона и нейтрона в ядре?

3.  Почему парное расположение нуклонов на энергетическом уровне в ядре энергетически выгодно?

4.  Какие ядра относят к магическим и дважды магическим?

5.  Объясните зависимость радиуса ядра от массового числа.

ЗАДАЧ И

1.  Сколько протонов и нейтронов содержит изотоп 1^N?

2.  Сколько нейтронов в ядре 150?

3.  Идентифицируйте следующие изотопы: 2g°X, 2g|Y 1°^Z.

4.  Рассчитайте радиус ядра атома серебра 14?Ад. [5,71 фм]

5.  Во сколько раз ядро атома урана 2||U больше ядра атома кислорода 1|0? [2,46]

§ 82. Энергия связи нуклонов в ядре

Удельная энергия связи. Чем больше протонов в ядре, т. е. чем больше заряд Ze ядра, тем сильнее кулоновское отталкивание между протонами. Для того чтобы они не разлетались под действием кулоновских сил, требуется большее число нейтронов для стабилизации ядра. При малых Z число нейтронов N ~ Z, а при больших Z (в ядрах тяжелых элементов) Даже значительное число нейтронов в ядре (N ~ 1,6Z) уже не может препятствовать его распаду. Последним стабильным ядром, имеющим максимальное число протонов, является свинец (Z = 82). Поэтому стабильных ядер размером, например, с горошину не существует. Нейтронная Везда, состоящая из ядерного вещества, удерживается гравитационным пРитяжением, существенным лишь для больших масс.

Энергию связи нуклона в ядре можно оценить с помощью соотноше-Ия неопределенностей Гейзенберга для координаты и импульса. При ло-ализации нуклона в ядре неопределенность его координаты оказывает-иорядка диаметра ядра Ах ~ 2R = 10~14м. При этом возникает неопределенность импульса:

34в_________________________________ ____________ Физика высоких энеРг

Арх > Л. « _А_

Соответственно минимальная энергия нуклона, локализованног
ядре, равна: ° в

Е _ (4р*)8 да ft2 __ (6,62-Ю-34)2 _

min 2mp 2/пр(2Лв)3 2 • 1,6 • 10-" • (Ю-14)2 -

= 13,7-10-13 дж = 86МэВ

Это простая оценка, по порядку величины подтвержденная экспериментами, показывает, что внутрияд6рная энергия оказывается в миллион раз больше внутриатомной, т. е. энергии электрона в атоме. Соответственно при ядерной реакции може* выделиться энергия в 10е раз больше, чем при химической реакции. С Помощью соотношения неопределенности можно показать, что в ядре не может находиться электрон. Электрон в 1836 раз легче протона, поэтому при его локализации в ядре энергия электрона во столько же раз превосходила бы энергию связи нуклонов в ядре Emin. В таком случае элеКтрон мгновенно покинул бы ядро.

Энергия связи ядра равна минимальной работе, которую нужно совершить, чтобы разделить ядро на соста, Вные части — протоны и нейтроны. Такая энергия выделяется при образовании ядра из протонов и нейтронов и определяет уменьшение массы ядра по сравнению с массой протонов и нейтронов, входящих в его состав? или дефект массы.

Удельная энергия связи — энерГия связи, приходящаяся на один нуклон.

Рассчитаем среднюю (удельную) эНергию СВЯзи нуклона в атоме углерода 2|С. Для этого найдем сначала поЛную энергию связи Есъ всех нуклонов в ядре, определяемую через дефект массы:

ЕсВ = Атс2. Известно, что та=12а. е.м., m = 1,007276 а. е. м., тп" = 1,008665 а. е. м., те = 0,000549 а. е, м. Масса ядра:

тя = К - 6те) = ! 1,996706 а. е. м. Масса нуклонов:

6тр + 6тп = 12,095646 а. е. м. Дефект массы:

Am = 6(тр + тп) - т^ = 0,09894 а. е. м. Энергия связи всех нуклонов в ядр^:

Есв = 0,09894 а. е. м. • 931,5 IVlaB/a. е. м. = 92,16 МэВ.

физика

атомного ядра

341

удельная энергия связи нуклона

№св)1

Я» _ 92,16
4 12

= 7,68 МэВ/нуклон.

Зависимость удельной энергии нуклона в ядре от массового числа приведена на рисунке 264.

Для небольших ядер удельная энергия связи мала из-за малого числа «уклонов. Наибольшей энергией связи обладают стабильные ядра с массами, кратными целому числу а-частицы (|Не).

Максимальная энергия связи 8,795 МэВ у ||Ni, наиболее стабильного язвсех ядер.

Высокая энергия связи ядра железа объясняет широкую распространенность железа во Вселенной. У тяжелых элементов при больших Z энергия связи нуклона уменьшается из-за кулоновского отталкивания протонов. Слабая зависимость энергии связи нуклона от полного числа А нуклонов в ядре подтверждает, что нуклоны связаны короткодействующими силами. Лишний нуклон взаимодействует лишь с ближайшими соседями. При даль-нодействующих силах (таких, как гравитационные) энергия связи зависит от размеров: камень в 6 раз труднее оторвать от поверхности Земли, чем от поверхности Луны.

Ядерные силы напоминают быстро убывающие с расстоянием силы взаимодействия между молекулами жидкости. Энергия связи молекул не зависит от массы жидкости. Удельная теплота парообразования воды одинакова при испарении воды из чашки и из озера.

2б4 ►

лъная энергия связи л°на в ядре

342 Физика высоких энерг-

Подобно молекулам, находящимся на поверхности воды, нукло втягиваются внутрь ядра, испытывая поверхностное натяжение. Вот п ' чему ядра имеют сферическую форму. Ядро является как бы каплр" ядерного вещества.

Синтез и деление ядер. При соединении двух легких ядер, напримеп |Н и fH, может образоваться тяжелое ядро с большой энергией связи (вблизи максимума удельной энергии связи). При таком процессе ядерного синтеза выделяется значительная энергия, равная разности энергий связи тяжелого ядра и двух легких ядер.

При расщеплении очень тяжелых ядер, например 2gf U, т. е. при ядерном делении, образуются ядра более легких элементов с большими энергиями связи (вблизи максимума удельной энергии связи). При таком ядерном расщеплении также выделяется энергия. Водород {Ни уран 2jj|U обладают минимальной удельной энергией связи (соответственно для легких и тяжелых элементов), поэтому при синтезе и расщеплении именно этих ядер выделяется максимальная энергия.

ВОПРОСЫ

1.  Почему у тяжелых элементов доля нейтронов в ядре больше, чем у легких?

2.  Проведите оценку энергии связи нуклона в ядре.

3.  Какую энергию называют удельной энергией связи? Объясните зависимость удельной энергии связи от массового числа.

4.  Почему при синтезе легких ядер выделяется значительная энергия?

5.  Почему при делении тяжелых ядер выделяется энергия?

ЗАДАЧИ

Найдите энергию связи последнего нейтрона в ядре изотопа 1д0

(//г, = 15,994915 а. е. м.). Масса изотопа 1|О (т2 = 15,003076 а. е. м.).

Рассчитайте энергию связи нуклонов в ядре атома азота 1yN

(та= 14,003242).

Рассчитайте удельную энергию связи ядра атома лития jLi

(та = 7,017601 а. е. м.).

Найдите энергию, выделяющуюся при реакции синтеза \\Ле:

?Н+?Н->«Нен>

(Ш2Н = 2,0141 а. е. м.; тзн = 3,01605 а. е. м.; т*Не = 4,0026 а. е. м.). [17,6 Мэт

Рассчитайте энергию, выделяющуюся при реакции деления ядра 2||U:

235| / + 1 „ . 140р„ . 94-7r , r 0„ . о1 „

92и + 0л-> 58ие+40^г + б_1е + 20я,

(ти = 235,0439 а. е. м.; тСе = 139,9054 а. е. м.; mZr = 93,9036 а. е. м.). [208 M3PJ

фи3ика атомного ядра

343

с 33. Естественная радиоактивность

р дЯоактивный распад. Примерно 90% из 2500 ядер изотопов, известных в настоящее время, нестабильны. Они распадаются на другие ядра и частицы. Подобный процесс распада называют радиоактивностью (от дат. radio — излучаю).

Радиоактивность — явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц.

Устойчивыми, стабильными являются лишь атомные ядра с энергией связи нуклонов, большей суммарной энергии связи нуклонов в продуктах распада.

Различают естественную и искусственную радиоактивность.

•  Естественная радиоактивность — радиоактивность, наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в природе.

•  Искусственная радиоактивность — радиоактивность изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях.

Нестабильными, или радиоактивными, являются тяжелые ядра с зарядовым числом Z > 83 или массовым числом А > 209, которые могут спонтанно распадаться.

Радиоактивный распад — радиоактивное (самопроизвольное) превращение исходного (материнского) ядра в новые (дочерние) ядра.

Причиной радиоактивного распада является нарушение баланса между количеством Z протонов и N нейтронов в ядре. Во всех стабильных ядрах (за исключением }Н) Z< N (Z/N < 1) поле ядерного притяжения нейтронов компенсирует кулоновское отталкивание протонов. При нарушении требуемого баланса ядро обладает избыточной энергией, избавиться от которой оно может в результате перехода в состояние с меньшей энергией. Ядра, содержащие избыточное число протонов, освобождаются от этого избытка в результате альфа-распада.

Альфа-распад — спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием а-частицы.

**ДРа, содержащие избыточное число нейтронов, уменьшают их число Результате бета-распада.

344

Физика высоких

энергИй

Бета(минус)-распад — спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием электрона и антинейтрино.

Альфа-распад. При альфа-распаде радиоактивное (материнское) ядро X превращается в новое (дочернее) ядро Y, испуская при этом а-части-щу (ядро атома |Не — Z = 2; А = 4).

С учетом законов сохранения электрического заряда и числа нукло-гов запишем уравнение альфа-распада:

|X->|:|Y + |He.

В результате альфа-распада образуется химический элемент с поряд-:овым номером в таблице Менделеева, уменьшенным на две единицы, и [ассовым числом на четыре единицы. Относительная доля протонов в яд-

е после распада уменьшается:

Z-2 Z

N -2 N'

226

Широко применяемым источником а-частиц является радий При распаде он превращается в радон (рис. 265, а):

^Ra-^ffRn + fHe.

Ra.

(242)

Энергия распада — суммарная кинетическая энергия продуктов распада.

Кинетическая энергия продуктов распада определяется разностью масс теринского ядра 2§gRa и продуктов распада реакции (244):

Ek = (^Ra - тПп - mJc2

& Ф S протонов 86 протонов 265 Ъа-распад радия: а) продукты, распада; б) энергетический спектр

[38 нейтронов 136 нейтронов

Не

Э

2 нейтрона

Ф 2 протона

б)

	И
	3	а
%	ю
	00	а
	«О
г^
00	* о
те
	оод т-1 05
	¥$
	oS	lJ

«Ка