Источники радиоактивных излучений
Более половины элементов таблицы Менделеева имеют естественные радиоактивные изотопы, но многие из них обладают очень большим периодом полураспада (для 238U – 4,5 млрд. лет; для 232Th – 14 млрд. лет).
Но в природе встречаются радиоактивные изотопы со значительно более короткими периодами полураспада (радий 226Ra – 1600 лет; радон 222Rn – 3,82 дня; полоний 218Ро – 3 мин.).
В тканях растений, животных и человека в наибольшем количестве содержатся радиоактивные изотопы калия и углерода.
В природном калии на долю β-радиоактивного изотопа 40К с периодом полураспада 1,24 млрд. лет приходится 0,012 %. В 1 г природного калия происходит приблизительно 1900 β-распадов в минуту.
Радиоактивность углерода в биологических тканях обусловлена присутствием радиоактивного изотопа углерода 14С (Т 
5570 лет), который образуется в верхних слоях земной атмосферы под воздействием потока быстрых заряженных частиц из космоса. Изотоп 14С усваивается из воздуха растениями, а затем попадает в состав тканей животных и человека.
По остаточной радиоактивности ископаемых растительного или животного происхождения в археологии определяют примерные даты того или иного события.
Лекция 25
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Сначала элементарными считались частицы, из которых состоят атомы и их ядра – т.е. электроны, протоны и нейтроны.
Впоследствии оказалось, что протоны и нейтроны имеют внутреннюю структуру. В число элементарных также включили фотоны и нейтрино.
|
|
|
По мере возрастания мощности ускорителей и усовершенствования методики эксперимента, было обнаружено около 400 элементарных частиц.
В настоящее время элементарными называют частицы, которые на современном уровне развития физики нельзя считать соединением других, более «простых» частиц, существующих в свободном состоянии. Элементарная частица в процессе взаимодействия с другими частицами или полями должна вести себя как единое целое.
Хотя нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино, нельзя считать, что он состоит из этих частиц. «Внутри» нейтрона этих частиц нет. Поэтому нейтрон считается элементарной частицей. Точно так же мюон, который распадается на электрон и два нейтрино:
не состоит из этих частиц, а они рождаются в процессе распада мюона.
Античастицы
Уравнение Шрёдингера является нерелятивистским. Наличие у электрона спина из этого уравнения не следовало и вводилось в теорию как опытный факт.
Волновое уравнение Дирака, полученное в 1928 г. и учитывающее релятивистские эффекты, объединило теорию относительности и кванты. Из этого уравнения теоретически вытекало наличие у электрона спина. Кроме того, из уравнения Дирака получалось, что у электрона должен быть «двойник» – частица с положительным элементарным зарядом.
|
|
|
В 1932 г. позитроны были экспериментально обнаружены в космическом излучении.
В дальнейшем было показано, что у всех элементарных частиц имеются античастицы.
В 1955 г. был обнаружен антипротон 
; в 1956 г. – антинейтрон 
и т.д..
Так, антинейтрино, выделяющееся при распаде нейтрона по схеме
может захватываться протоном и образовывать нейтрон и позитрон:
.
А вот нейтрон с этим антинейтрино не взаимодействует. Зато нейтрон хорошо взаимодействует с нейтрино по схеме:
.
Таким образом, электронные нейтрино и антинейтрино являются разными частицами, отличающимися только знаком спина. Тоже можно сказать про нейтрон и антинейтрон.
Существуют также частицы, полностью совпадающие со своими античастицами. Это фотон, пи-нуль-мезон π0 и эта-мезон η0.
Из уравнения Дирака также следовало, что при столкновении частицы с античастицей они исчезают (аннигилируют), превращаясь в два γ-кванта, например:
или рождаются при прохождении γ-кванта большой энергии вблизи атомного ядра:
|
|
|
, причём 
1,022 МэВ.
Действующие в мире элементарных частиц законы сохранения не допускают возможности возникновения одиночных античастиц.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!