E. Resenford, împreună cu radiochimistul englez F. Soddy, au demonstrat că radioactivitatea este însoțită de transformarea spontană a unui element chimic în altul.
Și ca rezultat radiatii radioactive nucleii atomilor suferă modificări elemente chimice.
DENUMIREA NUCLEULUI ATOMIC
IZOTOPI
Dintre elementele radioactive s-au descoperit elemente care nu se distingeau din punct de vedere chimic, dar diferite ca masă. Aceste grupuri de elemente au fost numite „izotopi” („ocupând un loc în tabelul periodic”). Nucleele atomilor izotopilor aceluiași element chimic diferă prin numărul de neutroni.
S-a stabilit acum că toate elementele chimice au izotopi.
În natură, toate elementele chimice, fără excepție, constau dintr-un amestec de mai mulți izotopi, prin urmare, în tabelul periodic, masele atomice sunt exprimate în numere fracționale.
Izotopii chiar și ai elementelor neradioactive pot fi radioactivi.
ALFA - DECĂRIRE
Particulă alfa (nucleul unui atom de heliu)
- caracteristica elementelor radioactive cu un număr de serie mai mare de 83
.- legea conservării masei și a numărului de sarcină este în mod necesar îndeplinită.
- adesea însoțită de radiații gamma.
Reacția de descompunere alfa:
În timpul dezintegrarii alfa a unui element chimic, se formează un alt element chimic, care în tabelul periodic este situat cu 2 celule mai aproape de începutul său decât cel original.
Sensul fizic reactii:
Ca urmare a emisiei unei particule alfa, sarcina nucleului scade cu 2 sarcini elementare si se formeaza un nou element chimic.
Regula de compensare:
În timpul dezintegrarii beta a unui element chimic, se formează un alt element, care se află în tabelul periodic în celula următoare după cea originală (o celulă mai aproape de sfârșitul tabelului).
BETA - DECAY
Particulă beta (electron).
- adesea însoțită de radiații gamma.
- poate fi insotita de formarea de antineutrini (particule usoare neutre din punct de vedere electric cu putere mare de penetrare).
- trebuie îndeplinită legea conservării masei și a numărului de sarcină.
Reacția de dezintegrare beta:
Semnificația fizică a reacției:
Un neutron din nucleul unui atom se poate transforma într-un proton, electron și antineutrin, ca urmare nucleul emite un electron.
Regula de compensare:
PENTRU CEI CARE NU SUNT OBOSITI INCA
Vă sugerez să scrieți reacțiile de degradare și să predați lucrarea.
(face un lanț de transformări)
1. Nucleul căruia element chimic este produsul unei dezintegrare alfa
și două dezintegrari beta ale nucleului unui element dat?
Structura și proprietățile particulelor și nuclee atomice au fost studiate de aproximativ o sută de ani în dezintegrari și reacții.
Dezintegrarile reprezintă transformarea spontană a oricărui obiect al fizicii microlumilor (nucleu sau particule) în mai mulți produși de dezintegrare:
Atât descompunerea, cât și reacțiile sunt supuse unui număr de legi de conservare, printre care trebuie menționate, în primul rând, următoarele legi:
În viitor, vor fi discutate și alte legi de conservare care funcționează în dezintegrare și reacții. Legile enumerate mai sus sunt cele mai importante și, ceea ce este deosebit de semnificativ, sunt efectuate în toate tipurile de interacțiuni.(Este posibil ca legea de conservare a încărcăturii barionice să nu aibă aceeași universalitate ca legile de conservare 1-4, dar încălcarea ei nu a fost încă descoperită).
Procesele de interacțiuni ale obiectelor microlumii, a căror reflectare sunt dezintegrari și reacții, au caracteristici probabilistice.
Decade
Dezintegrarea spontană a oricărui obiect al fizicii microlumilor (nucleu sau particule) este posibilă dacă masa de repaus a produselor de descompunere este mai mică decât masa particulei primare.
Degradările sunt caracterizate probabilități de dezintegrare
, sau probabilitatea inversă a durata medie de viață
τ = (1/λ). Cantitatea asociată cu aceste caracteristici este, de asemenea, adesea folosită timpul de înjumătățire
T 1/2.
Exemple de carii spontane
 ;π 0 → γ + γ; π + → μ + + ν μ ; |
(2.4) | n → p + e − + e ; μ + → e + + μ + ν e ; |
(2.5) |
În descompunerea (2.4) există două particule în starea finală. În dezintegrari (2,5) sunt trei.
Obținem ecuația de dezintegrare pentru particule (sau nuclee). Scăderea numărului de particule (sau nuclee) într-un interval de timp este proporțională cu acest interval, numărul de particule (nuclei) din în acest moment timpul și probabilitatea dezintegrarii:
Integrarea (2.6) luând în considerare condițiile inițiale dă relația dintre numărul de particule la momentul t și numărul acelorași particule la momentul inițial t = 0:
Timpul de înjumătățire este timpul în care numărul de particule (sau nuclee) scade la jumătate:
Dezintegrarea spontană a oricărui obiect al fizicii microlumilor (nucleu sau particule) este posibilă dacă masa produselor de descompunere este mai mică decât masa particulei primare. Degradările în două produse și în trei sau mai mulți sunt caracterizate de spectre de energie diferite ale produselor de dezintegrare. În cazul dezintegrarii în două particule, spectrele produselor de dezintegrare sunt discrete. Dacă există mai mult de două particule în starea finală, spectrele produselor sunt continue.
Diferența dintre masele particulei primare și ale produselor de descompunere este distribuită între produșii de descompunere sub forma energiilor lor cinetice.
Legile conservării energiei și impulsului pentru dezintegrare ar trebui scrise în sistemul de coordonate asociat cu particula (sau nucleul) în descompunere. Pentru a simplifica formulele, este convenabil să folosiți sistemul de unități = c = 1, în care energia, masa și impulsul au aceeași dimensiune (MeV). Legile de conservare pentru această degradare:
De aici obținem energiile cinetice ale produselor de dezintegrare
Astfel, în cazul a două particule în stare finală se determină energiile cinetice ale produselor cu siguranta. Acest rezultat nu depinde de dacă produsele de dezintegrare au viteze relativiste sau non-relativiste. Pentru cazul relativist, formulele pentru energiile cinetice par ceva mai complicate decât (2.10), dar soluția ecuațiilor pentru energia și impulsul a două particule este din nou unică. Aceasta înseamnă că în cazul dezintegrarii în două particule, spectrele produselor de dezintegrare sunt discrete.
Dacă în starea finală apar trei (sau mai multe) produse, rezolvarea ecuațiilor pentru legile de conservare a energiei și a impulsului nu conduce la un rezultat clar. În cazul în care dacă există mai mult de două particule în starea finală, spectrele produselor sunt continue.(În cele ce urmează, folosind exemplul -degradărilor, această situație va fi luată în considerare în detaliu.)
În calcularea energiilor cinetice ale produselor de dezintegrare nucleară, este convenabil să se folosească faptul că numărul de nucleoni A este conservat. (Aceasta este o manifestare legea conservării încărcăturii barionice
, deoarece sarcinile barione ale tuturor nucleonilor sunt egale 1).
Să aplicăm formulele obținute (2.11) la -desintegrarea lui 226 Ra (prima dezintegrare din (2.4)).
Diferența de masă dintre radiu și produșii săi de descompunere
ΔM = M(226 Ra) - M(222 Rn) - M(4 He) = Δ(226 Ra) - Δ(222 Rn) - Δ(4 He) = (23,662 - 16,367 - 2,424) MeV = 4,87 MeV. (Aici am folosit tabele cu masele în exces de atomi neutri și relația M = A + pentru mase etc. mase excedentare
Δ)
Energiile cinetice ale nucleelor de heliu și radon rezultate din dezintegrarea alfa sunt egale cu:
,
.
Energia cinetică totală eliberată ca urmare a dezintegrarii alfa este mai mică de 5 MeV și este de aproximativ 0,5% din masa de repaus a nucleonului. Raportul dintre energia cinetică eliberată ca urmare a dezintegrarii și energiile de repaus ale particulelor sau nucleelor - criteriu de admisibilitate a utilizării aproximării nerelativiste. În cazul dezintegrarilor alfa ale nucleelor, micimea energiilor cinetice în comparație cu energiile de repaus ne permite să ne limităm la aproximarea nerelativistă în formule (2.9-2.11).
| Problema 2.3. Calculați energiile particulelor produse în dezintegrarea mezonului |
Dezintegrarea mezonului π + are loc în două particule: π + μ + + ν μ. Masa mezonului π + este de 139,6 MeV, masa muonului μ este de 105,7 MeV. Valoarea exactă a masei neutrinului muon ν μ nu este încă cunoscută, dar s-a stabilit că aceasta nu depășește 0,15 MeV. Într-un calcul aproximativ, îl putem seta egal cu 0, deoarece este cu câteva ordine de mărime mai mic decât diferența dintre masele de pion și muoni. Deoarece diferența dintre masele mezonului π + și produsele sale de descompunere este de 33,8 MeV, pentru neutrini este necesar să se utilizeze formule relativiste pentru relația dintre energie și impuls. În calcule ulterioare, masa mică a neutrinului poate fi neglijată, iar neutrinul poate fi considerat o particulă ultrarelativistă. Legile conservării energiei și a impulsului în dezintegrarea mezonului π +:
m π = m μ + T μ + E ν
|p ν | 
= | p μ | 
E ν = p ν
Un exemplu de dezintegrare a două particule este, de asemenea, emisia unui cuantum în timpul tranziției unui nucleu excitat la un nivel de energie mai scăzut. În toate descompunerea a două particule analizate mai sus, produsele de descompunere au o valoare energetică „exactă”, adică. spectru discret. Cu toate acestea, o analiză mai profundă a acestei probleme arată că
.
spectrul chiar și al produselor de descompunere a două particule nu este o funcție de energie.
Spectrul produșilor de descompunere are o lățime finită Γ, care este mai mare cu cât durata de viață a nucleului sau particulei în descompunere este mai scurtă.
(Această relație este una dintre formulările relației de incertitudine pentru energie și timp).
Exemple de descompunere cu trei corpuri sunt -descompunerea.
Neutronul suferă dezintegrare, transformându-se într-un proton și doi leptoni - un electron și un antineutrin: np + e - + e.
Degradările beta sunt, de asemenea, experimentate de leptoni înșiși, de exemplu, muonul (durata medie de viață a unui muon
.
τ = 2,2 ·10 –6 sec):
Legile de conservare pentru dezintegrarea muonilor la impulsul maxim al electronilor:
|
Energia cinetică a electronului în acest caz este cu două ordine de mărime mai mare decât masa sa în repaus (0,511 MeV). Momentul unui electron relativist coincide practic cu energia lui cinetică, într-adevăr
p = (T 2 + 2mT) 1/2 = )