Законы смещения при радиоактивном распаде.

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 21Следующая ⇒

Правила смещения. Испуская α-частицу, ядро теряет два протона и два нейтрона. Поэтому у получившегося дочернего ядра по сравнению с исходным материнским ядром массовое число меньше на четыре, а порядковый номер – на два.

Таким образом, при α-распаде получается элемент, который в таблице Менделеева занимает место на две клетки левее по сравнению с исходным:

_Z^AX _Z-2 ^A^-4Y+₂⁴He . (7.13)

При β-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино (β^--распад). В результате β-распада число нуклонов в ядре остается неизменным. Поэтому массовое число не меняется, иначе говоря, происходит превращение одного изобара в другой. Однако заряд дочернего ядра и его порядковый номер изменяются. При β^--распаде, когда нейтрон превращается в протон, порядковый номер увеличивается на единицу, т.е. в этом случае возникает элемент, смещенный в таблице Менделеева по сравнению с исходным на одну клетку вправо:

_Z^AX _Z+1 ^A Y+_-₁⁰e . (7.14)

При β⁺-распаде, когда протон превращается в нейтрон, порядковый номер уменьшается на единицу, и вновь получившийся элемент оказывается смещенным в таблице Менделеева на одну клетку влево:

_Z^AX _Z-1 ^A Y+₊₁⁰e . (7.15)

В выражениях (7.13) − (7.15) X – символ материнского ядра, Y – символ дочернего ядра; ⁰_-₁e и ₊₁⁰e − символические обозначения соответственно электрона, для которого A = 0 и Z = –1, и позитрона, для которого A = 0 и Z = +1.

γ-распад:

Взаимодействия радиоактивного излучения с веществом.

Взаимодействие частиц со средой зависит как от характеристик самих частиц (их типа, заряда, массы, энергии), так и от свойств среды, т.е. от ее плотности, атомного номера, среднего ионизационного потенциала и т.д.

В ядерной физике эффективность взаимодействия зависит в первую очередь от кинетической энергии сталкивающихся частиц и характеризуется эффективным сечением σ ядерной реакции.

Если в единицу времени на тонкий слой ядер мишени перпендикулярно его поверхности падает поток частиц N , тогда количество частиц ΔN, сталкивающихся с ядрами мишени, вычисляется как

ΔN = NP = Nσndx.

где n − концентрация ядер мишени, dx − толщина мишени. Произведение σndx фактически определяет относительную долю площади мишени/

Таким образом, определив непосредственно отношение ΔN/N , при известных значениях n и dx вычисляют эффективное сечение σ: . Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом бывает двух типов: упругое и неупругое.

Упругое рассеяние частиц – процесс столкновения частиц, в результате которого меняются только их импульсы, а внутренние состояния остаются неизменными.

Неупругое рассеяние частиц – столкновение частиц, приводящее к изменению их внутреннего состояния, превращению в другие частицы или дополнительному рождению новых частиц.

Взаимодействие тяжелых частиц с веществом. Дифференциальное сечение упругого рассеяния нерелятивистской заряженной частицы в кулоновском поле ядра-мишени описывается формулой Резерфорда ,

где σ − полное поперечное сечение рассеяния для рассеяния на любые углы, Ω − полный телесный угол, Z₁ и Z₂ − заряды налетающей частицы и ядра-мишени, e − элементарный заряд, W ≈ кинетическая энергия налетающей частицы, θ − угол рассеяния, ε₀− электрическая постоянная.

Взаимодействие нейтронов с веществом. Проходя сквозь вещество, нейтроны вызывают различные ядерные реакции, а также упруго рассеиваются на ядрах

Нейтроны, проходя через вещество, непосредственно не ионизируют атомы и молекулы, как заряженные частицы. Соударения нейтронов с ядрами вещества могут быть упругими и неупругими рассеяния.

В нейтронной физике используются нейтроны главным образом с энергиями примерно от 10⁷ эВ до 10^-7 эВ. В связи с этим нейтронные излучения условно разделяют на энергетические диапазоны, отличающиеся методами получения и регистрации этих частиц: ультрахолодные,холодные,Тепловые,Надтепловые,Быстрые,сверхбыстрые нейтроны

Взаимодействие гамма-излучения с веществом.Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью. Основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом:

− фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект);

− комптоновское рассеяние (Комптон-эффект);

− образование пар электрон-позитрон.

При фотоэффекте гамма-квант выбивает из атома один из его электронов, а сам исчезает (рис. 23.6, а).

При Комптон-эффекте гамма-квант рассеивается на одном из слабо

а)Схема фотоэффекта

б)Схема комптоновского рассеяния

в)Схема образования электрон- позитронной пары

связанных с атомом или свободных электронов вещества б). Если энергия гамма-кванта превышает 1,02 МэВ, то возможно его превращение в электрическом поле ядра в пару электрон-позитрон в)

, где σ − полное эффективное сечение ослабления (поглощения и рассеяния) γ- квантов, n − объемная концентрация атомов поглотителя. Величина τ = n σ называется линейным коэффициентом поглощения γ-квантов. Вместо нее используют массовый коэффициент поглощения μ = τ/ρ. Если расстояние х выражать в граммах на квадратный сантиметр, то формула примет вид: .

32. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.

Отдельные радиоактивные ядра претерпевают превращение независимо друг от друга. Поэтому можно считать, что убыль числа нераспавшихся ядер за малый промежуток времени пропорционально как числу имеющихся ядер , так и промежутку времени :

Разделяя переменные запишем ; интегрируя полученное дифференциальное уравнение, найдем , потенцируя последнее выражение, получим , откуда при находим, что .

Таким образом, закон радиоактивного распада имеет вид:

т.е. число нераспавшихся ядер убывает во времени экспоненциально; здесь – постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 с и равная доле ядер, распадающихся в единицу времени

Характеристикой устойчивости ядер относительно распада является периодполураспада – время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества уменьшается в 2 раза. Это время определяется условием:

, откуда .

=1/2

Период полураспада – основная величина, характеризующая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем интенсивнее протекает распад.

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 726; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!