Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Строение и важнейшие свойства атомных ядер
2.1 Основные свойства и строение ядра
1. Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена
практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Все
атомные ядра состоят из элементарных частиц: протонов и нейтронов
, которые считаются двумя зарядовыми состояниями одной частицы - нуклона
. Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине
заряду электрона. Нейтрон не имеет электрического заряда.
2. Зарядом ядра называется величина Ze, где е - величина
заряда протона, Z - порядковый номер химического элемента в
периодической системе Менделеева, равный числу протонов в ядре. В настоящее
время известны ядра с Z от Z=1 до Z=107. Для всех ядер,
кроме и некоторых
других нейтронодефицитных ядер NіZ, где N - число нейтронов в
ядре. Для легких ядер N/Z»1; для ядер химических элементов,
расположенных в конце периодической системы, N/Z»1,6.
3. Число нуклонов в ядре A=N+Z называется массовым числом.
Нуклонам (протону и нейтрону) приписывается массовое число, равное единице,
электрону - нулевое значение А.
Ядра с одинаковыми Z, но различными А называются изотопами
. Ядра, которые при одинаковом А имеют различные Z, называются
изобарами. Ядро химического элемента X обозначается
, где Х - символ химического элемента.
Всего известно около 300 устойчивых изотопов химических элементов и более
2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов.
4. Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл
ввиду размытости границы ядра. Эмпирическая формула для радиуса ядра
м, может быть истолкована как пропорциональность объема ядра числу нуклонов в
нем.
Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 1017 кг/м
3 и постоянна для всех ядер. Она значительно превосходит плотности самых
плотных обычных веществ.
5. Ядерные частицы имеют собственные магнитные моменты, которыми определяется
магнитный момент ядра Рmяд в целом. Единицей измерения магнитных
моментов ядер служит ядерный магнетон mяд:
(в СИ)
(в СГС).
Здесь е - абсолютная величина заряда электрона, mp -
масса протона, с - электродинамическая постоянная. Ядерный магнетон в
раз меньше магнетона Бора, откуда следует, что магнитные свойства атомов
определяются магнитными свойствами его электронов.
6. Распределение электрического заряда протонов по ядру в общем случае
несимметрично. Мерой отклонения этого распределения от сферически симметричного
является квадрупольный электрический момент ядра Q. Если плотность
заряда считается везде одинаковой, то Q определяется только формой
ядра.
2.2 Энергия связи ядер. Дефект массы
1. Нуклоны в ядрах находятся в состояниях, существенно отличающихся от их
свободных состояний. За исключением ядра обычного водорода во всех ядрах
имеется не менее двух нуклонов, между которыми существует особое ядерное
сильное взаимодействие - притяжение - обеспечивающее устойчивость ядер,
несмотря на отталкивание одноименно заряженных протонов.
2. Энергией связи нуклона в ядре называется физическая величина, равная
той работе, которую нужно совершить для удаления нуклона из ядра без сообщения
ему кинетической энергии.
Энергия связи ядра определяется величиной той работы, которую нужно
совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им
кинетической энергии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании
ядра должна выделяться такая же энергия, какую нужно затратить при расщеплении
ядра на составляющие его нуклоны. Энергия связи ядра является разностью между
энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и их энергией в ядре.
3. При образовании ядра происходит уменьшение его массы: масса ядра меньше, чем
сумма масс составляющих его нуклонов. Уменьшение массы ядра при его образовании
объясняется выделением энергии связи. Если Wсв - величина
энергии, выделяющейся при образовании ядра, то соответствующая ей масса Dm,
равная
называется дефектом массы и характеризует уменьшение суммарной массы при
образовании ядра из составляющих его нуклонов. Если ядро с массой M
яд образовано из Z протонов с массой mp и из
(A-Z) нейтронов с массой mn, то
Dm=Zmp+(A-Z)mn-Mяд.
Вместо массы ядра Мяд величину Dm можно выразить через атомную массу Мат:
Dm=ZmН+(A-Z)mn-Mат,
где mH - масса водородного атома.
При практическом вычислении Dm массы всех частиц и атомов выражаются в
атомных единицах массы.
Дефект массы служит мерой энергии связи ядра:
Wсв=Dmс2=[Zmp+(A-Z)mn-Mяд]с2
Одной атомной единице массы соответствует атомная единица энергии
(а.е.э.): а.е.э.=931,5016 МэВ.
4. Удельной энергией связи ядра wсв называется энергия связи,
приходящаяся на один нуклон: wсв=
. Величина wсв составляет в среднем 8 МэВ/нуклон. По мере
увеличения числа нуклонов в ядре удельная энергия связи убывает.
5. Критерием устойчивости атомных ядер является соотношение между числом
протонов и нейтронов в устойчивом ядре для данных изобаров. (А=const).
2.3 Ядерные силы
1. Ядерное взаимодействие свидетельствует о том, что в ядрах существуют особые
ядерные силы, не сводящиеся ни к одному из типов сил, известных в
классической физике (гравитационных и электромагнитных).
2. Ядерные силы являются короткодействующими силами. Они проявляются лишь на
весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10-15 м.
Длина (1,5ј2,2)10-15 м называется радиусом действия ядерных сил
.
3. Ядерные силы обнаруживают зарядовую независимость: притяжение между
двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов -
протонного или нуклонного. Зарядовая независимость ядерных сил видна из
сравнения энергий связи в зеркальных ядрах. Так называются ядра, в
которых одинаково общее число нуклонов, но число протонов в одном равно числу
нейтронов в другом. Например, ядра гелия
тяжелого водорода трития -
.
4. Ядерные силы обладают свойством насыщения, которое проявляется в том, что
нуклон в ядре взаимодействует лишь с ограниченным числом ближайших к нему
соседних нуклонов. Именно поэтому наблюдается линейная зависимость энергий
связи ядер от их массовых чисел А. Практически полное насыщение ядерных сил
достигается у a-частицы, которая является очень устойчивым образованием.
2.4 Радиоактивность, g-излучение, a и b-распад
1. Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного
химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием
некоторых частиц.
Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у
существующих в природе неустойчивых изотопов.
Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов,
полученных в результате ядерных реакций.
2. Обычно все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения -
жесткого, коротковолнового электроволнового излучения. Гамма-излучение является
основной формой уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных
превращений. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется
материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается
возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием
g-фотона.
3. Альфа-распадом называется испускание ядрами некоторых химических
элементов a-частиц. Альфа-распад является свойством тяжелых ядер с массовыми
числами А>200 и зарядами ядер Ze>82. Внутри таких ядер
происходит образование обособленных a-частиц, состоящих каждая из двух протонов
и двух нейтронов.
4. Термином бета-распад обозначают три типа ядерных превращений: электронный
(b-) и позитронный (b+) распады, а также
электронный захват. Первые два типа превращения состоят в том, что ядро
испускает электрон (позитрон) и электронное антинейтрино (электронное
нейтрино). Эти процессы происходят путем превращения одного вида нуклона в ядре
в другой: нейтрона в протон или протона в нейтрон. В случае электронного
захвата превращение заключается в том, что исчезает один из электронов в
ближайшем к ядру слое. Протон, превращаясь в нейтрон, как бы “захватывает”
электрон; отсюда произошел термин ”электронный захват”. Электронный захват в
отличие от b± -захвата сопровождается характеристическим
рентгеновским излучением.
5. b--распад происходит у естественно-радиоактивных, а также
искусственно-радиоактивных ядер; b+-распад характерен только для
явления искусственной радиоактивности.
Ядерно-физические характеристики[править | править исходный текст]
Зарядовым числом полностью определяется химический элемент. Парой чисел и (массовое число) полностью определяется нуклид. Можно рассмотреть некоторые ядерно-физические характеристики нуклидов с заданными зарядовыми и массовыми числами.
Заряд
Число протонов в ядре определяет непосредственно его электрический заряд, у изотопов одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Ядерные свойства изотопов элемента в отличие от химических, могут различаться чрезвычайно резко[1].
Впервые заряды атомных ядер определил Генри Мозли в 1913 году. Свои экспериментальные наблюдения учёный интерпретировал зависимостью длины волны рентгеновского излучения от некоторой константы , изменяющейся на единицу от элемента к элементу и равной единице для водорода:
, где
и — постоянные.
Из чего Мозли сделал вывод, что найденная в его опытах константа атома, определяющая длину волны характеристического рентгеновского излучения и совпадающая с порядковым номером элемента, может быть только зарядом атомного ядра, что стало известно под названием закон Мозли[2].
Масса
Из-за разницы в числе нейтронов изотопы элемента имеют разную массу , которая является важной характеристикой ядра. В ядерной физике массу ядер принято измерять в атомных единицах массы (а. е. м.), за одну а. е. м. принимают 1/12 часть массы нуклида 12C[сн 2]. Следует отметить, что стандартная масса, которая обычно приводится для нуклида — это масса нейтрального атома. Для определения массы ядра нужно из массы атома вычесть сумму масс всех электронов (более точное значение получится, если учесть еще и энергию связи электронов с ядром).
Кроме того, в ядерной физике часто используется энергетический эквивалент массы. Согласно соотношению Эйнштейна, каждому значению массы соответствует полная энергия:
, где — скорость света в вакууме.
Соотношение между а. е. м. и её энергетическим эквивалентом в джоулях:
,
а так как 1 электронвольт = 1,602176·10−19 Дж, то энергетический эквивалент а. е. м. в МэВ равен[1][3]:
.
Радиус
Анализ распада тяжёлых ядер уточнил оценку Резерфорда[сн 3] и связал радиус ядра с массовым числом простым соотношением:
,
где — константа.
Так как радиус ядра не является чисто геометрической характеристикой и связан прежде всего с радиусом действия ядерных сил, то значение зависит от процесса, при анализе которого получено значение , усреднённое значение м, таким образом радиус ядра в метрах[1][2]:
.
Моменты ядра
Как и составляющие его нуклоны, ядро имеет собственные моменты.
Спин
Поскольку нуклоны обладают собственным механическим моментом, или спином, равным , то и ядра должны иметь механические моменты. Кроме того, нуклоны участвуют в ядре в орбитальном движении, которое также характеризуется определённым моментом количества движения каждого нуклона. Орбитальные моменты принимают только целочисленные значения (постоянная Дирака). Все механические моменты нуклонов, как спины, так и орбитальные, суммируются алгебраически и составляют спин ядра.
Несмотря на то, что число нуклонов в ядре может быть очень велико, спины ядер обычно невелики и составляют не более нескольких , что объясняется особенностью взаимодействия одноимённых нуклонов. Все парные протоны и нейтроны взаимодействуют только так, что их спины взаимно компенсируются, то есть пары всегда взаимодействуют с антипараллельными спинами. Суммарный орбитальный момент пары также всегда равен нулю. В результате ядра, состоящие из чётного числа протонов и чётного числа нейтронов, не имеют механического момента. Отличные от нуля спины существуют только у ядер, имеющих в своём составе непарные нуклоны, спин такого нуклона суммируется с его же орбитальным моментом и имеет какое-либо полуцелое значение: 1/2, 3/2, 5/2. Ядра нечётно-нечётного состава имеют целочисленные спины: 1, 2, 3 и т. д.[2].
Магнитный момент
Измерения спинов стали возможными благодаря наличию непосредственно связанных с ними магнитных моментов. Они измеряются в магнетонах и у различных ядер равны от −2 до +5 ядерных магнетонов. Из-за относительно большой массы нуклонов магнитные моменты ядер очень малы по сравнению с магнитными моментами электронов, поэтому их измерение гораздо сложнее. Как и спины, магнитные моменты измеряются спектроскопическими методами, наиболее точным является метод ядерного магнитного резонанса.
Магнитный момент чётно-чётных пар, как и спин, равен нулю. Магнитные моменты ядер с непарными нуклонами образуются собственными моментами этих нуклонов и моментом, связанным с орбитальным движением непарного протона[5].
Электрический квадрупольный момент|
Атомные ядра, спин которых больше или равен единице, имеют отличные от нуля квадрупольные моменты, что говорит об их не точно сферической форме. Квадрупольный момент имеет знак плюс, если ядро вытянуто вдоль оси спина (веретенообразное тело), и знак минус, если ядро растянуто в плоскости, перпендикулярной оси спина (чечевицеобразное тело). Известны ядра с положительными и отрицательными квадрупольными моментами. Отсутствие сферической симметрии у электрического поля, создаваемого ядром с ненулевым квадрупольным моментом, приводит к образованию дополнительных энергетических уровней атомных электронов и появлению в спектрах атомов линий сверхтонкой структуры, расстояния между которыми зависят от квадрупольного момента[2].
Энергия связи
Зависимость средней энергии связи (по оси y) от массового числа (по оси x) ядер.
Основная статья: Дефект массы
См. также: Капельная модель ядра
Большая энергия связи нуклонов, входящих в ядро, говорит о существовании ядерных сил, поскольку известныегравитационные силы слишком малы, чтобы преодолеть взаимное электростатическое отталкивание протонов в ядре. Связь нуклонов осуществляется чрезвычайно короткоживущими силами, которые возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами, между нуклонами в ядре.
Экспериментально было обнаружено, что для всех стабильных ядер масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых по отдельности. Эта разница называется дефектом массы или избытком массы и определяется соотношением:
,
где и — массы свободного протона и нейтрона, — масса ядра.
Согласно принципу эквивалентности массы и энергии дефект массы представляет собой массу, эквивалентнуюработе, затраченной ядерными силами, чтобы собрать все нуклоны вместе при образовании ядра. Эта величина равна изменению потенциальной энергии нуклонов в результате их объединения в ядро.
Энергия, эквивалентная дефекту массы, называется энергией связи ядра и равна:
,
где — скорость света в вакууме.
Другим важным параметром ядра является энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра, которую можно вычислить, разделив энергию связи ядра на число содержащихся в нём нуклонов:
Эта величина представляет собой среднюю энергию, которую нужно затратить, чтобы удалить один нуклон из ядра, или среднее изменение энергии связи ядра, когда свободный протон или нейтрон поглощается в нём.
Как видно из поясняющего рисунка, при малых значениях массовых чисел удельная энергия связи ядер резко возрастает и достигает максимума при (примерно 8,8 Мэв). Нуклиды с такими массовыми числами наиболее устойчивы. С дальнейшим ростом средняя энергия связи уменьшается, однако в широком интервале массовых чисел значение энергии почти постоянно ( МэВ), из чего следует, что можно записать .
Такой характер поведения средней энергии связи указывает на свойство ядерных сил достигать насыщения, то есть на возможность взаимодействия нуклона только с малым числом «партнёров». Если бы ядерные силы не обладали свойством насыщения, то в пределах радиуса действия ядерных сил каждый нуклон взаимодействовал бы с каждым из остальных и энергия взаимодействия была бы пропорциональна , а средняя энергия связи одного нуклона не была бы постоянной у разных ядер, а возрастала бы с ростом .
Общая закономерность зависимости энергии связи от массового числа описывается формулой Вайцзеккера в рамках теории капельной модели ядра[1][2][8][9].
Устойчивость ядер[править | править исходный текст]
Зависимость числа нейтронов N от числа протонов Z в атомных ядрах (N=A-Z).
Из факта убывания средней энергии связи для нуклидов с массовыми числами больше или меньше 50-60 следует, что для ядер с малыми энергетически выгоден процесс слияния — термоядерный синтез, приводящий к увеличению массового числа, а для ядер с большими — процесс деления. В настоящее время оба этих процесса, приводящих к выделению энергии, осуществлены, причём последний лежит в основе современной ядерной энергетики, а первый находится в стадии разработки.
Детальные исследования показали, что устойчивость ядер также существенно зависит от параметра — отношения чисел нейтронов и протонов. В среднем для наиболее стабильных ядер[10] , поэтому ядра лёгких нуклидов наиболее устойчивы при , а с ростом массового числа всё более заметным становится электростатическое отталкивание между протонами, и область устойчивости сдвигается в сторону (см. поясняющий рисунок).
Если рассмотреть таблицу стабильных нуклидов, встречающихся в природе, можно обратить внимание на их распределение по чётным и нечётным значениям и . Все ядра с чётными значениями этих величин являются ядрами лёгких нуклидов , , , . Среди изобар с нечётными A, как правило, стабилен лишь один. В случае же чётных часто встречаются по два, три и более стабильных изобар, следовательно, наиболее стабильны чётно-чётные, наименее — нечётно-нечётные. Это явления свидетельствует о том, что как нейтроны, так и протоны, проявляют тенденцию группироваться парами с антипараллельными спинами, что приводит к нарушению плавности вышеописанной зависимости энергии связи от [1].
|
Z |
N=A-Z |
A |
Число нуклидов |
|
Чётное |
Чётное |
Чётное |
167 |
|
Чётное |
Нечётное |
Нечётное |
55 |
|
Нечётное |
Чётное |
Нечётное |
53 |
|
Нечётное |
Нечётное |
Чётное |
4 |
Таким образом, чётность числа протонов или нейтронов создаёт некоторый запас устойчивости, который приводит к возможности существования нескольких стабильных нуклидов, различающихся соответственно по числу нейтронов для изотопов и по числу протонов для изотонов. Также чётность числа нейтронов в составе тяжёлых ядер определяет их способность делиться под воздействием нейтронов[2].
Ядерные силы
Основная статья: Сильное взаимодействие
Ядерные силы — это силы, удерживающие нуклоны в ядре, представляющие собой большие силы притяжения, действующие только на малых расстояниях. Они обладают свойствами насыщения, в связи с чем ядерным силам приписывается обменный характер (с помощью пи-мезонов). Ядерные силы зависят от спина, не зависят от электрического заряда и не являются центральными силами[2].
Уровни ядра[править | править исходный текст]
См. также: Теория оболочечного строения ядра
В отличие от свободных частиц, для которых энергия может принимать любые значения (так называемый непрерывный спектр), связанные частицы (то есть частицы, кинетическая энергия которых меньше абсолютного значения потенциальной), согласно квантовой механике, могут находиться в состояниях только с определёнными дискретными значениями энергий, так называемый дискретный спектр. Так как ядро — система связанных нуклонов, оно обладает дискретным спектром энергий. Обычно оно находится в наиболее низком энергетическом состоянии, называемым основным. Если передать ядру энергию, оно перейдёт в возбуждённое состояние.
Расположение энергетических уровней ядра в первом приближении:
, где:
— среднее расстояние между уровнями,
— энергия возбуждения ядра,
и — коэффициенты, постоянные для данного ядра:
— среднее расстояние между первыми возбуждёнными уровнями (для лёгких ядер примерно 1 МэВ, для тяжёлых — 0,1 МэВ)
— константа, определяющая скорость сгущения уровней при увеличении энергии возбуждения (для лёгких ядер примерно 2 МэВ−1/2, для тяжёлых — 4 МэВ−1/2).
С ростом энергии возбуждения уровни сближаются быстрее у тяжёлых ядер, также плотность уровней зависит от чётности числа нейтронов в ядре. Для ядер с чётными (особенномагическими) числами нейтронов плотность уровней меньше, чем для ядер с нечётными, при равных энергиях возбуждения первый возбуждённый уровень в ядре с чётным числом нейтронов расположен выше, чем в ядре с нечётным.
Во всех возбуждённых состояниях ядро может находиться лишь конечное время, до тех пор, пока возбуждение не будет снято тем или иным путём. Состояния, энергия возбуждения которых меньше энергии связи частицы или группы частиц в данном ядре, называются связанными, в этом случае возбуждение может сниматься лишь гамма-излучением. Состояния с энергией возбуждения, превышающей энергию связи частиц, называются квазистационарными. В этом случае ядро может испустить частицу или гамма-квант[1].
Ядерные реакции[править | править исходный текст]
Основная статья: Ядерная реакция
Ядерная реакция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом.
Радиоактивность[править | править исходный текст]
Основная статья: Радиоактивность
Лишь небольшая часть нуклидов являются стабильными. В большинстве случаев ядерные силы оказываются неспособны обеспечить их постоянную целостность, и ядра рано или поздно распадаются. Это явление получило название радиоактивности.
Система обозначений
Для обозначения атомных ядер используется следующая система:
Таким образом, состав ядра оказывается полностью определён, так как .
Пример такого обозначения:
— ядро урана-238, в котором 238 нуклонов, из которых 92 — протоны, так как элемент уран имеет 92-й номер в таблице Менделеева.
Иногда, однако, для полноты вокруг обозначения элемента указывают все характеризующие ядро его атома числа:
Примеры таких обозначений:
, , , .
Следует особо отметить, что обозначения атомных ядер совпадают с таковыми для нуклидов.
По историческим и иным причинам, некоторые ядра имеют самостоятельные названия. Например, ядро 4He называется α-частицей, ядро дейтерия 2H (или D) — дейтроном, а ядротрития 3H (или T) — тритоном. Последние два ядра являются изотопами водорода и поэтому могут входить в состав молекул воды, давая в итоге так называемую тяжёлую воду.
|
2 Модели атомных ядер Атомные ядра являются связанной системой взаимодействующих протонов и нейтронов. В атомном ядре проявляются три типа взаимодействий.
В основе всех моделей строения вещества до открытия нейтрона господствовала концепция электрического строения вещества. Электрическое взаимодействие связывало атомное ядро и электроны атомных оболочек. Атомное ядро считалось состоящим из протонов и электронов. Факт вылета из ядра электронов при β-распаде считался несомненным доказательством того, что электроны находятся в ядре. Даже предсказанная Резерфордом нейтральная частица, которая была открыта Чадвиком, считалась сильно связанным состоянием протона и электрона.
Ядерное взаимодействие. Потенциал. Г. Гамов, 1932 г.: «Как хорошо известно, масса какого-либо ядра не равна сумме масс входящих в его состав протонов и электронов, а меньше последней на некоторую величину ∆М, носящую название полного дефекта массы и связанную с полной энергией внутренней связи ядра релятивистским соотношением: E = ∆М∙c2, где c скорость света. Точные измерения атомных весов различных изотопов, которыми мы обязаны, главным образом, работам Астона (Aston), дают нам возможность вычислить эти энергии связи для целого ряда ядер. В первом приближении мы можем считать полную энергии связи пропорциональной числу составных частей ядра. Само собой напрашивается, однако, предположение, что в сложных ядрах элементарные его составные части (протоны и электроны) соединяются в некоторые устойчивые образования, играющие и сложных ядрах самостоятельную роль. Такими единицами второго порядка могут, например, являться недавно открытые простейшие ядра-нейтроны (протон + электрон), ядра водородного изотопа (два протона + электрон) и, наконец, давно известные, чрезвычайно устойчивые ядра гелия или α-частицы (четыре протона + два электрона). Делая определенные гипотезы о составе ядра, мы можем получить энергию, связывающую между собой эти составные части, вычитая из полной энергии ядра внутреннюю энергию этих образований. 4e2/r - L(r), где L(r) = K(r) также, весьма быстро убывает с расстоянием. Рассмотрим теперь, как будет вести себя совокупность таких частиц с массами примерно одного порядка, притягивающихся друг к другу с силами, весьма быстро убывающими с расстоянием (кулоновскими силами отталкивания внутри ядра можно в первом приближении пренебречь). Состояние такой системы должно быть весьма аналогично тому, что мы имеем в небольшой капле жидкости, где внутри силы, действующие на какую-либо частицу, уравновешиваются (ибо радиус действия сил меньше радиуса, ядрах), а вблизи поверхности возникают мощные силы, препятствующие частице покинуть каплю (поверхностное натяжение). Хотя точного решения задачи о такой совокупности до сих пор не имеется, мы можем сделать ряд интересных заключений о свойствах такой модели. Прежде всего, мы должны предположить, что объем такой модели будет примерно пропорционален числу частиц, так что радиус будет изменяться примерно как кубический корень из атомного веса. Потенциальная энергия для данной частицы внутри такой модели должна быть более или менее постоянной и резко возрастать у границ, образуя, таким образом, своего рода «потенциальную яму». т. е. величину, сравнимую с размерами той области, где электрон вынужден двигаться, а при этих условиях такое грубее представление об электроне как заряженном шарике, конечно, не применимо. Ядерное взаимодействие. Обмен частицами. В 1934 г. с взаимными ссылками Д. Иваненко и И. Тамм опубликовали работы, в которой они впервые рассмотрели ядерные силы как обмен электроном и антинейтрино. Это были первые работы, в которых ядерные силы рассматривались как обмен частицей с массой отличной от нуля. Это фактически означало, что в отличие от гравитационного и электромагнитного излучения радиус действия не бесконечен. Однако, естественно массы электрона не хватало для того, чтобы правильно описать радиус действия ядерных сил. И. Тамм: «Ферми недавно развил теорию β-радиоактивности, основанную на предположении о возможном превращении нейтрона в протон и наоборот, сопровождающемся возникновением или исчезновением электрона и нейтрино. Решающий шаг в развитии концепции ядерных сил как обмена массивной частицей был сделан Х. Юкава. В 1935 г. Х. Юкава предположил по аналогии с электромагнитным взаимодействием, что ядерные силы обусловлены существованием новой частицы, переносящей ядерное взаимодействие. Массу этой частицы ≈ 150 МэВ он оценил, исходя из радиуса действия ядерных сил.
Концепция мезонного обмена особенно хорошо работает на сравнительно больших расстояниях (>2 Фм), на которых можно не учитывать внутреннюю структуру мезонов и рассматривать их как точечные частицы. а = ћ/mc, которая следует из соотношения неопределенностей для виртуальной частицы, получаем при характерном ядерном расстоянии а ≈ 1.5 Фм Х. Юкава, 1935 г.: «На данном этапе развития квантовой теории ещё очень мало известно о природе взаимодействия элементарных частиц. Гейзенберг считал, что важную роль в строении ядра играет взаимодействие обменного типа между нейтроном и протоном. Недавно Ферми рассмотрел проблему β-распада на основе гипотезы о «нейтрино». Согласно этой теории нейтрон и протон могут взаимодействовать, излучая и поглощая пару частиц − нейтрино и электрон. К сожалению, энергия взаимодействия, вычисленная в этом предположении, чрезмерно мала по сравнению с энергией связи между нейтроном и протонами в ядре. Чтобы устранить данный недостаток, по-видимому, естественно видоизменить теорию Гейзенберга и Ферми следующим образом. Переход тяжелой частицы из состояния нейтрино в состояние протона не всегда сопровождается испусканием лёгких частиц, т.е. нейтрино и электрона, но иногда энергия, освобождаемая при переходе, поглощается другой тяжелой частицей, которая в свою очередь переходит из состояния протона в состояние нейтрона. Если вероятностью последнего процесса больше, нежели вероятность первого, то взаимодействие между нейтроном и протоном будет гораздо сильнее, чем в случае рассмотренном Ферми, в то время как вероятностью испускания лёгких частиц существенно не изменится. Оказывается такое взаимодействие между элементарными частицами можно описать с помощью поля сил так же, как описывается электромагнитным полем взаимодействие заряженных частиц. Приведенные выше соображения показывают, что взаимодействие тяжелых частиц с этим полем значительно сильнее взаимодействия с ним лёгких частиц. В квантовой теории этому полю должен соответствовать новый тип квантов подобно тому, как электромагнитному полю соответствует фотон… Потенциал взаимодействия между нейтроном и протоном должен быть не кулоновским, но убывающим по мере увеличения расстояния гораздо быстрее. Это можно выразить, например, функцией ±g2e-λr/r где g − постоянная с размерностью электрического заряда, λ − постоянная с размерностью см-1. Константы g и λ должны быть определены путем сравнения с экспериментальными данными… Приблизительный расчет показывает, что теоретические значения совпадают с результатами эксперимента, если принять λ = 1012÷1013 см-1, а для g значение в несколько раз превышающее заряд электрона, хотя никакой прямой зависимости между g и e в приведенных выше рассуждениях не предполагалось… Положив λ = 5·1012 см-1, получаем для m значение в 2·102 раз превышающее массу электрона. Поскольку квант с такой большой массой и положительным или отрицательным зарядом никогда не наблюдался, изложенная теория находится, по-видимому, на неверном пути. Однако мы в состоянии показать, что в условиях обычных ядерных превращений подобный квант не может быть излучен во внешнее пространство. Диаграммы N-N взаимодействий Пионы описывают NN взаимодействие на расстояниях 1.5 – 2 Фм. На меньших расстояниях должен происходить обмен более тяжёлыми мезонами − ω (mωc2 = 782 МэВ), η (mηc2 = 549 МэВ) и ρ (mρc2=770 МэВ). Особую роль в этой области расстояний играет обмен ω мезоном. Характер взаимодействия зависит от спина частицы, переносящей взаимодействие. Обмен векторными частицами J = 1 приводит к отталкиванию между нуклонами. Это отталкивание является аналогом отталкивания двух одноимённых зарядов в электростатике. Обмен скалярными мезонами J = 0 приводит к притяжению между нуклонами.
Нобелевская премия по физике Информацию о свойствах ядерных сил можно получить, изучая простейшую ядерную систему дейтрон или в экспериментах по рассеянию нуклона на нуклоне. Казалось, что, имея информацию о ядерных силах, действующих между нуклонами, проблему структуры атомных ядер в принципе можно свести к задаче решения уравнения Шредингера для системы A частиц. Однако было очевидно, что такая задача в общем случае не может быть решена. Каждое атомное ядро – уникальный физический объект, имеющий присущие только ему специфические особенности. Взаимодействие нуклонов в ядре видоизменяется по сравнению с взаимодействием свободных нуклонов. Это различие обусловлено действием принципа Паули – в ядре проявляются такие особенности взаимодействия нуклонов, которых нет во взаимодействии свободных нуклонов. Кроме того, в ядерной системе проявляется многочастичный характер ядерных сил, приводящий к образованию в ядре кластерных образований. Наиболее яркий пример – образование α-кластеров в ядрах. Многие характеристики ядер с четным числом протонов и четным числом нейтронов отличаются от характеристик соседних ядер с нечетным числом нейтронов или протонов. Структура и свойства деформированных ядер отличаются от характеристик сферических ядер. Поэтому обычно используют различные модели атомных ядер. Большую роль в моделях атомных ядер играет концепция среднего ядерного поля и остаточного взаимодействия, не включенного в среднее поле. На основе этой концепции удалось объяснить, почему свойства ядер, имеющих близкие значения чисел протонов и нейтронов, сильно различаются друг от друга. В микроскопических расчетах среднее поле выбирается в виде потенциала Вудса-Саксона. Парные взаимодействия между нуклонами объясняют нулевое значение спина всех четно-четных ядер. Спин-орбитальное взаимодействие между нуклонами совместно с принципом Паули объясняют последовательность заполнения нуклонных оболочек Модель жидкой капли. Одной из первых моделей атомного ядра была модель жидкой капли, в которой атомное ядро рассматривалось как сферическая капля несжимаемой ядерной жидкости радиуса R ≈ 1.3 Фм. Точные измерения показали, что вес ядра не равен сумме весов, входящих в состав ядра нуклонов, а меньше этой величины на несколько десятых процента. Разность этих величин – энергия связи ядра – энергия, необходимая для разделения ядра на отдельные нуклоны. В 1935 г. К. Вайцзеккер написал полуэмпирическую формулу для энергии связи ядер, в которой энергия связи ядра представлялась суммой объемной поверхностной и кулоновской энергий, энергии симметрии и энергии спаривания нуклонов Подбором коэффициентов α1 – α5, Вайцзеккеру удалось описать энергии связи стабильных ядер с точностью ~ 0.1%. Модель оболочек. Модель оболочек основывается на том, что свойства ядер, подобно свойствам атомов, обнаруживают определенную периодичность при изменении чисел протонов и нейтронов. На фоне довольно плавной зависимости энергии связи ядер от массового числа A встречаются ядра, в которых энергия связи больше чем в соседних ядрах. В этих ядрах также увеличена энергия отделения нуклона. Они имеют повышенную распространенность в природе. Такие ядра получили названиемагических, а числа протонов и нуклонов в них, соответствующие повышенной стабильности – магических чисел. Магические числа 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Ядра с магическим числом нейтронов имеют необыкновенно малое сечение поглощения нейтронов. Попытки построения моделей ядра, в которых нуклоны подобно электронам в атоме движутся независимо друг от друга в потенциальной яме, предпринимались неоднократно. Однако в таких моделях удавалось объяснить только первые три магических числа. Кроме того, независимое движение нуклонов в потенциальной яме казалось совершенно невозможным, т.к. в ядре в отличие от атома нет выделенного силового центра. Короткодействующий характер ядерных сил, казалось, исключал введение результирующего среднего поля. В 1949 г. М. Гепперт-Майер и Дж. Иенсен сделали решающий шаг в становлении оболочечной модели ядра. Они показали, что в ядерном потенциале необходимо учитывать спин-орбитальное взаимодействие нуклона – взаимодействие спина нуклона с его орбитальным моментом количества движения. Благодаря этому им удалось воспроизвести все магические числа. Они указали также на важность учета принципа Паули при рассмотрении движения нуклонов в ядре. Энергия связи ядра Формула Вайцзеккера
Разность Δ между предсказаниями формулы Вайцзеккера и экспериментальными значениями энергии связи ядер с различными числами нейтронов N. Наиболее сильные расхождения с экспериментальными значениями наблюдаются в окрестностях магических чисел нейтронов N = 20, 28, 50, 82, 126. 1948 г. Оболочечная модель ядра
При учете спин-орбитального взаимодействия снимается вырождение по полному моменту j нуклона, который при данном l в зависимости от ориентации спина s относительно момента количества движения l принимает два значения j = l ± 1/2. Ниже по энергии опускается уровень j = l + 1/2, т.к. в этом случае нуклон сильнее взаимодействует с другими нуклонами ядра. В оболочечной модели ядра состояния нуклона описываются с помощью четырех квантовых чисел − n,l, j, jz, где n − главное квантовое число, l − орбитальный момент нуклона, j − полный момент количества движения нуклона, jz − проекция полного момента количества движения. В сферически симметричной системе состояния нуклона с разными значениями jz вырождены. Нобелевская премия по физике Модель оболочек
Нейтронные одночастичные состояния М. Гепперт-Майер: «Располагая уровни в надлежащем порядке, мы должны принимать во внимание спин-орбитальную связь. Орбиту отдельного нуклона нельзя уже полностью характеризовать лишь орбитальным импульсом l, нужно кроме l учесть еще и j = l ± ½ … Разность энергий двух уровней с одним и тем же l, но с разным j, растет с увеличением l. Предлагаемая модель подразумевает некоторые утверждения, которые можно сравнить с опытными данными. Речь идет о том, что ядро с замкнутой оболочкой протонов и нейтронов обладает равным нулю моментом импульса. Если добавить к ней еще один нуклон, то полный момент будет равен моменту этого одного нуклона. Мы можем предсказать по нашей схеме уровней, что это будет означать. Во всех случаях оказывается полное соответствие между предсказанием и результатами эксперимента». Возбужденные состояния атомных ядер. Много ценной информации о свойствах атомных ядер дает изучение возбужденных состояний атомных ядер. Средние и тяжелые ядра с достаточно хорошим приближением можно описать как состоящие из нуклонов, расположенных в заполненных оболочках – кор ядра, и нуклонов, находящихся во внешней незаполненной оболочке. Силы спаривания связывают нуклоны в пары с нулевым угловым моментом. Простейшим возбуждением ядра является одночастичный спектр, который обусловлен переходами неспаренного нуклона между уровнями незаполненной оболочки. Эффект спаривания нуклонов сыграл существенную роль в развитии модели оболочек, т.к. оказалось возможным объяснить многие свойства нечетных ядер, используя состояние последней нечетной частицы. Такие спектры наблюдаются в тех случаях, когда число нуклонов в незаполненной оболочке мало. Успехом модели оболочек было объяснение вероятности γ-переходов. Было показано, что вероятность γ-переходов увеличивается с увеличением энергии γ-перехода. Однако в ещё большей степени вероятность γ-переходов зависит от значений спинов и четностей состояний, между которыми происходит переход. Различают электрические и магнитные мультипольные переходы. Модель оболочек предсказала области изомерных состояний атомных ядер – острова изомерии.
По мере заполнения внешней оболочки начинают проявляться коллективные эффекты. Форма атомных ядер может изменяться в зависимости от того, в каком возбужденном состоянии оно находится. Так, например, ядро 186Pb в основном состоянии (0+) сферически симметрично, в первом возбужденном состоянии 0+ имеет форму сплюснутого эллипса, а в состояниях 0+ , 2+ , 4+ , 6+ форму вытянутого эллипсоида. Форма атомного ядра может отличаться от сферически симметричной также и в основном состоянии ядра, о чем свидетельствуют наблюдаемые электрические квадрупольные моменты ядер.
Пока число нуклонов во внешней оболочке мало, их коллективное взаимодействие проявляется в том, что в ядрах происходят колебания около сферически равновесной формы, наблюдается характерный спектр возбужденных состояний, состоящий из состояний положительной четности JP = 0+, 2+, 4+, описываемых возбуждением одного, двух … квадрупольных фононов JP = 2+. Примером могут служить спектры возбужденных состояний изотопов 62Ni и 118Sn. где I – спин ядра, J – момент инерции ядра. Спин возбужденных состояний ядра I имеет характерную последовательность I = 2, 4, 6, 8, 10... Примером могут служить вращательные состояния четно-четных деформированных изотопов 178Hf и 234U. Низшие возбужденные состояния вращательных спектров ядер расположены наиболее низко по энергии и легко возбуждаются в реакции под действием тяжелых ионов.
Возбужденные состояния 2+ Состояния JP = 2+ в атомных ядрах возникают в результате
В зависимости положения первого 2+ уровня от массового числа А отчётливо проявляются эффекты, обусловленные деформацией атомного ядра. Энергия первого 2+ уровня в деформированных ядрах имеет гораздо меньшие значения, чем энергия колебательного 2+ уровня. В ядрах, имеющих заполненные оболочки, энергия 2+ уровня превышает 1 МэВ. Дж.Рейнуотер: «В модели оболочек Майер использует оболочечные волновые функции, основанные на сферическом потенциале. Работа Бора и Уиллера о делении показала, что ядра могут принимать сфероидальную форму, если это энергетически выгодно. Для малых значений отклонений β (разность большой и малой осей, отнесенной к среднему радиусу ядра) при постоянном объеме ядра поверхностная энергия возрастает как β2, при этом некоторая компенсация происходит за счет уменьшения кулоновской энергии (для больших Z). Моя модель предполагала постоянную глубину ямы, при искажении ее формы: в направлении оси Z радиус R возрастает до (1 + 2β/3)R0 и уменьшается по X и Y до (1 – 2β/3)R0 (или соответственно R0e2β/3 и R0e-2β/3) … Многие ядра весьма значительно отклоняются от сферической формы и поэтому для этих областей не имеет смысла использовать сферическую модель ядра». Модель, развитая О. Бором, включает в себя, на первый взгляд, две противоположные модели – капельную и оболочечную. Остов атомного ядра рассматривается как деформированная жидкая капля, в которой возможны различные типы коллективных движений – вращения, колебания. Внешние нуклоны описываются так же как в модели оболочек. Благодаря связи движения внешнего нуклона и изменению поверхности атомного ядра полный момент ядра складывается из проекции спина нуклона на ось симметрии ядра и коллективного момента остова ядра. В этом случае полный момент нуклона перестает быть хорошим квантовым числом. Энергия состояния нуклона в деформированном эллипсоидальном потенциале зависит от проекции момента на ось симметрии ядра. О.Бор: «Джеймс Рейнуотер думал о происхождении больших квадрупольных моментов и высказал идею, которая сыграла решающую роль в развитии теории. Он осознал, что если учесть деформированность ядра как целого, то прямым следствием одночастичного движения по анизотропным орбитам будет возникновение несферической равновесной формы… Оказалось, что схема связи, характеризующая сильно деформированные ядра с четко выраженной полосой вращательных состояний реализуется для обширного класса ядер. Кульминацией волнующей весны 1953 г. стало открытие процесса кулоновского возбуждения, представившего возможность систематического изучения вращательных возбуждений». Многие свойства атомных ядер зависят от деформации ядра, которая в свою очередь зависит от конфигурации нуклонов внешней оболочки. В области заполненных оболочек ядра имеют равновесную сферическую форму и в таких ядрах наблюдаются как одначастичные степени возбуждения, так и колебания сферически симметричного остова. Вдали от заполненных оболочек ядра приобретают большую деформацию. В этом случае также можно выделить одночастичные возбуждения нуклонов относительно деформированного остова и вращательное состояние деформированного остова. Ψ = ΨодночастΨколебΨвращат, Ψодночаст соответствует одночастичному возбуждению, Ψколеб соответствует колебанию ядра относительно своей равновесной формы, Ψвращат соответствует коллективному вращательному движению ядра как целого. Б. Моттельсон: «Картина ядерной динамики включает большое разнообразие различных коллективных возбуждений, которые настолько элементарны как и сами одночастичные возбуждения, в том смысле, что они остаются приблизительно независимыми при конструировании ядерного спектра возбуждений … Центральным элементом в анализе элементарных видов возбуждений и их взаимодействий является связь частицы с колебаниями, которая выражает вариации среднего потенциала, связанные с коллективной колебательной амплитудой. Эта связь представляет собой организующий элемент, который генерирует самосогласованные коллективные типы возбуждений из возбуждений частиц. В то же время она приводит к взаимодействиям, которые дают естественный предел для анализа в терминах элементарных видов возбуждений». Обобщенная модель ядра В простейшем варианте обобщенной модели ядер учитываются два типа ядерных движений: коллективное вращение ядра относительно внешней системы координат (x,y,z), обусловленное его деформацией, и одночастичное движение нуклонов относительно внутренней, вращающейся системы координат (1, 2, 3) в деформированной потенциальной яме. Нобелевская премия по физике Как возникла модель сфероидальных ядер В первой половине 1949 г. три группы в одном и том же выпуске «Physical Review» представили различные «объяснения» оболочечной структуры ядра. Из них работа Марии Майер представляет принятую теперь, модель. Похожее предложение И. Г. Д. Иенсена с сотрудниками было опубликовано в то же время. За эти работы Майер и Иенсену была присуждена Нобелевская премия по физике в 1963 г. Вращательное движение в ядрах Трудно сегодня полностью представить то потрясение, которое испытали физики, воспитанные на представлениях модели жидкой капли и модели составного ядра, на которых основывалась интерпретация ядерных явлений в течение предыдущего десятилетия, в связи с обнаружением оболочечной структуры ядра. Элементарные виды возбуждения в ядрах Когда я впервые приехал в Копенгаген в 1950 г., было известно, что в ядрах иногда имели место явления, обусловленные независимым движением частиц, тогда как в других явлениях, например, в процессе деления и в проблеме больших квадрупольных моментов, несомненно, проявлялось коллективное поведение всего ядра как целого. Одночастичные состояния деформированных ядер Энергетические уровни ядра 249Bk. Слева изображены все наблюдаемые уровни в энергетическом интервале 0-600 КэВ. Справа приведено разбиение этих уровней на три вращательных полосы. Энергетические уровни ядра 168Er. Под каждой вращательной полосой указаны проекция K углового момента на ось симметрии и четность π. Сверху над каждым вращательным уровнем указаны спин J и энергия возбуждения E соответствующего состояния. Уровень энергии 821.19 кэВ отвечает квадрупольным колебаниям деформированной ядерной поверхности. Дипольный гигантский резонанс атомных ядер. Яркий пример образования коллективной степени свободы из одночастичных переходов – электрический гигантский дипольный резонанс в атомных ядрах. E = 78A-1/3 МэВ. Интегральное сечение поглощения в области гигантского резонанса σ описывается соотношением σ = 60NZ/A МэВ×мбн. В области деформированных ядер гигантский резонанс расщепляется на две компоненты, соответствующие колебаниям протонов относительно нейтронов вдоль двух осей ядерного эллипсоида (159Tb, 235U). В лёгких ядрах (6Li, 16O, 32S) проявляется конфигурационное расщепление дипольного гигантского резонанса, соответствующее дипольным переходам нуклонов из различных оболочек. В лёгких ядрах эффекты коллективизации ещё не проявляются столь сильно, как в тяжёлых ядрах, в которых значительно увеличивается число коллективизированных одночастичных переходов. Дипольный гигантский резонанс атомных ядер Кластеры в лёгких ядрах Несмотря на то, что в простейших моделях атомное ядро обычно рассматривается как система, состоящая из отдельных нуклонов, в результате взаимодействия между нуклонами в ядре образуются компактные структуры, состоящие из двух или большего числа частиц, которые могут возникать внутри атомного ядра. Кластерная структура особенно отчетливо проявляется в лёгких ядрах. Кластерная структура атомных ядер проявляется в процессах α-распада, в различных ядерных реакциях. |
В основе теории ядерных реакций лежат представления о ядерных силах, ядерных взаимодействиях. Ниже мы дадим тот необходимый минимум знаний о ядерных превращениях, который позволит дать представление о том, что же происходит в центральных областях звезды.
По сравнению с остальными известными в физике взаимодействиями ядерные являются наиболее сильными. Характерная энергия ядерных сил 10-20 МэВ/нуклон. Они больше гравитационных в раз, электромагнитных в 100 раз. Ядерные силы являются короткодействующими, их потенциал пропорционален , где см, т.е. на больших расстояниях ( см) они убывают экспоненциально быстро, но на малых радиусах преобладают над всеми остальными (см. рис. 26).
|
Рис. 26. |
В настоящее время неизвестно, как ведет себя потенциал ядерного взаимодействия на малых расстояниях при : либо он выходит на константу, либо вообще силы притяжения сменяются отталкиванием. Однако из-за принципа неопределенности, вид потенциальной ямы вблизи нуля не очень существен для расчета связанных состояний. Например, в атоме водорода вблизи ядра кулоновский потенциал () порядка В, но основной (самый низкий) уровень имеет энергию связи всего 13,6 эВ. Более низких уровней (соответствующих меньшим расстояниям между электроном и протоном) нет в силу принципа неопределенности. Поэтому детали поведения потенциала на очень малых расстояниях неважны.
Ядерные силы одинаковым образом действуют как на протоны, так и на нейтроны. Это свойство ядерных сил называется изотопической инвариантностью. Изотопическая инвариантность относится к силам, но важно учитывать еще и принцип Паули, согласно которому две одинаковые частицы (два протона или два нейтрона) не могут находиться в одном и том же состоянии.
РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
Э. Резенфорд вместе с с английским радиохимиком Ф. Содди доказал, что радиоактивность сопровождается самопроизвольным превращением одного химического элемента в другой.
Причем в результате радиоактивного излучения изменения претерпевают ядра атомов химических элементов.
ОБОЗНАЧЕНИЕ ЯДРА АТОМА
ИЗОТОПЫ
Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы "изотопами" ("занимающими одно место в табл. Менделеева") . Ядра атомов изотопов одного и того же химического элемента различаются числом нейтронов.
В настоящее время установлено, что все химические элементы имеют изотопы.
В природе все без исключения химические элементы состоят из смеси нескольких изотопов, поэтому в таблице Менделеева атомные массы выражены дробными числами.
Изотопы даже нерадиоактивных элементов могут быть радиоактивны.
АЛЬФА - РАСПАД
-альфа-частица (ядро атома гелия)
- характерен для радиоактивных элементов с порядковым номером больше 83
.- обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа.
- часто сопровождается гамма-излучением.
Реакция альфа-распада:
При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположенна 2 клетки ближе к её началу, чем исходный.
Физический смысл реакции:
в результате вылета альфа-частицы заряд ядра уменьшается на 2 элементарных заряда
и образуется новый химический элемент.
Правило смещения:
При бета-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Менделеева в следующей клетке за исходным (на одну клетку ближе к концу таблицы).
БЕТА - РАСПАД
- бета-частица (электрон).
- часто сопровождается гамма-излучением.
- может сопровождаться образованием антинейтрино
( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью).
- обяэательно должен выполняться закон сохранения массового и зарядового числа.
Реакция бета-распада:
Физический смысл реакции:
нейтрон в ядре атома может превращаться в протон, электрон и антинейтрино,
в результате ядро излучает электрон.
Правило смещения: