Білім беру бағдарламасы «6В01505 Физика-информатика»
Әдебиеттер: 8,9,10, 14,15 3-апта
жүктеу/скачать 2.7 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- I-і қайшылығы
- II-і қайшылығы
- III-і қайшылығы
| Әдебиеттер: 8,9,10, 14,15
3-апта №3. Тақырып:Радиоактивтілік. α- ыдыраудың заңдылығы. -ыдыраудың заңдылығы Дәрістің мазмұны: - ыдыраудың заңдылығы. Бастапқы ядро α -бөлшекті шығарғаннан кейін пайда болатын ядроның алғашқы ядродан айырмашылығы болатындығы анық, себебі ол екі протон және екі нейтрон жоғалтады ( ядроларын). Мысалы, радий-226-ның α -бөлшектердің көзі екендігі белгілі ( ядролары). Ыдырау кезінде ол Z= 88 - 2 = 86 және А = 226 — 4 = 222 болатын ядроға айналады. Z=86 деп отырғанымыз радон (Rn). Демек, α - ыдырау кезіyде радий радонға айналады: α -ыдырау кезінде әрқашанда жаңа химиялық элементтің пайда болатындығы анық: туынды ядроның (біздің мысалымызда, ) аналық ядродан айырмашылығы болады (біздің мысалымызда, ). Бір элементтің екінші элементке айналуын кейде трансмутациядеп атайды. Альфа-ыдырау, күшті әсерлесудің өте ауыр ядролардың орнықтылықты қамтамасыз ете алмайтындығынан пайда болады. Қысқа әсерлі болатындықтан, күшті әсерлесу тек көршілес нуклондарды ғана біріктіре алады, ал электростатикалықтебілу түгел ядро аумағында әсер етеді. Өте ауыр ядроларда (Z саны өте үлкен болатын ядроларда) нулондықтебу ете күшті артады да, барлық протондардың арасында ғана әсер етеді, ал күшті әсерлесу болса, ол тек іргелес нуклондардың арасында ғана әсер етеді, ол нулондықтебу күштеріне қарсы жетімсіз, ол нуклондарды ядрода ұстап тұра алмайды. Ядроның орнықсыздығы байланыс энергиясымен сипатталады. Радиоактивтік ядроның байланыс энергиясы өте аз, ол ядроны орнықты етіп ұстап отыруға жетімсіз. Басқаша айтқанда, аналық ядроның массасы төлдік ядро мен α-белшектің қосынды массасынан артық болады. Массалардың айырымы β-бөлшектер алып кететін кинетикалық энергия түрінде бөлініп шығады. Егераналықядроныңмассасытуынды ядро мен α -бөлшектіңқосынды массасынан кем болса, онда α -ыдырау болмаған болар еді, себебі керісінше жағдайда энергияның сақталу заңы орындалмаған болар еді. Тәжірибелер арқылы табылған - ыдыраудың негізгі ерекшеліктері бар: 1. Көпшілікке белгілі элементтің - ыдырауында шығатын - бөлшектің энергиялары бірдей болады. Яғни - бөлшектері моноэнергетикалық бөлшектер болады. Мысалы: 84Ро244 ыдырағанда - бөлшектің кинетикалық энергиялары 7,68МэВ. 2. Кейбір ядролар - бөлшектің бірнеше моноэнергетикалық түрін шығарады. Сондықтан - бөлшектің энергетикалық спектрінің құрамы жіңішке болады. Мыс: 88Ra225 - ыдырауда екі түрлі энергиясы бар - бөлшек шығады. Е=4,88МэВ (96%) Е=4,84МэВ (4%) Аз энергиясы бар - бөлшектің интенсивтілігі де аз болады. 3. Барлық 2000 белгілі - активті изотоптардың энергиялары мынадай аралықта болады: 4МэВ≤ Е ≤ 9МэВ. Орташа шамасы 6 МэВ . 4. - ыдыраудың жартылай ыдырау периоды. 3*10-7 с < Т< 1015жыл. -ыдыраудың заңдылығы Элементтердің түрленуі β-ыдырау, яғни электрон немеее β -бөлшекті шығару арқылы ыдырау кезінде де болады. Мысалы, ядросының β -ыдырауы былайша етеді: (Бұл жерде арқылы электрон белгіленген, себебі оның заряды Z =-1, ол нуклон емес, массасы өте аз, сондықтан А= 0 деп алынған). Электрон шығарған кезде ядро нуклонын жоғалтпайды, сондықтан төлдік ядроның нуклондарының толық саны А аналық ядродағыдай болып қала береді. Электрон шығарылғандықтан, төлдік ядроның зарядының аналық ядроның зарядынан айырмашылығы бар. Біздің мысалымызда аналық ядро үшін Z= +6,β-ыдырау кезінде аналық ядро -1 зарядын жоғалтады, сондықтан (зарядтың сақталу заңы бойынша) төлдік ядроның заряды аналық ядроның зарядынан бір зарядқа артық болу керек, яғни +7 болу керек. Демек, төлдік ядрода Z= 7, ал бұл азот атомының ядросына сәйкес келеді. Табиғатта 1200-ден артық - радиоактивті ядролар кездеседі. -ыдырау - энергиялары 0,01МэВ электрондар ағыны болады. Жартылай ыдырау периды 0,025 с < Т< 4*1012жыл. Ығысу ережесінен -ыдырау кезінде алғашқы ядродан электрон шығатыны белгілі. Бірақ ядроның протон-нейтронды моделінен ядро оң зарядталған протоннан және заряды жоқ нейтроннан тұрады. Ал электрон заряды теріс заряд. Сондықтан электрондар атомның электондық орбитасынан шығу мүмкін. Бірақ бұл кезде - сәулелену емес рентген және оптикалық сәулелену болады. Егерде электрон сыртқы орбитадан шықса – оптикалық, бір энергетикалық орбитадан екінші энергетикалық орбитаға көшетін болса - рентген сәулелену байқалады. Сондықтан белгісіз: қалай оң зарядталған ядродан теріс зарядталған бөлшек шығатыны. Осыны -ыдыраудың I-і қайшылығы деп атайды. Тәжірибелер арқылы белгілі, -ыдыраудың энергетикалық спектрі бір тұтас екені. Бірақ алғашқы және туынды ядролардың энергетикалық спектрі дискретті. Электрон ыдыраудың әрбір актісінде 0 ден Еmax дейін энергия алып шығады. Еmax=Eалғ-Етуын Сондықтан осы жетіспейтін энергия қайда кететіні белгісіз. Бұны Н. Бор былай түсіндірген. -ыдырау кезінде энергияның сақталу заңы орындалмайды. Энергияның сақталу заңы -ыдыраудың әрбір актісінде емес статикалық мағынасында ғана орындалады. Осыдан энергетикалық спектрдің жаратылысы - -ыдыраудың II-і қайшылығы болып саналады. Тағы да бір екекшілік. Алғашқы және туынды ядроның массалық саны өзгермейді. Сондықтан ядроның спині де өзгермеу керек. Ал - бөлшек дегеніміз – электрон, ол фермионға жатады, спині -қа тең. Сондықтан ығысыу ережесінде спин сақталу заңы орындалмайды. Бұл -ыдыраудың III-і қайшылығы. 1931ж. Вольфганг Паули осындай гипотеза берген: -ыдырау кезінде ядродан тек қана электрон емес тағы да бір бөлшек шығады. Осы бөлшек өзімен жетіспейтін энергияны алып шығады және оның спині электронның спиніне тең, бірақ теріс бағытымен. Осы Паули гипотезасы II, III-ші қайшылықтарды түсіндіреді. Бұл бөлшек электронмен бірге бірге ядродан шығады, оның заряды жоқ, массалық саны нөлге тең, спині . Бөлшекті «кішкентай» нейтрон» - нейтрино деп атаған. -ыдыраудың толық теориясын 1934 жылы ит альян физигі Энрико Ферми берген. Нейтриноның өзінің тіркейтін приборлары арқылы табуға болмайды. Өйткені нейтрино электромагниттік, гравитациялық және күшті әсерлесулерге қатыспайды. Нейтриноның өте аз иондалатын қабілеті бар. 500км жолында нейтрино ауаны тек бір рет қана иондайды. Нейтрионаның үлкен өтімділік қасиеті бар. Энергиясы 1МэВ нейтринноны ұстау үшін 1018 м қорғасын қажет. Нейтрино туралы гипотеза экспенримент арқылы тексерілген. Нейтриноның алып шығатын энергиясы Е=Еmax-Ee, Еmax=Eалғ-Етуын Сондықтан нейтрино II, III-і қайшылықтарды түсіндіреді. Ал I-і қайшылықты Ферми былай түсіндірген: ядроның ішінде нуклондардың бір-біріне айналу процессі өтеді. -ыдыраудың үш түрі бар: 1. - - ыдырау, ядродан электнон шығады. 2. + - ыдырау, ядродан позитрон шығады. 3. Электронды жұтып алу. - - ыдырау Осындай құбылыс егерде нейтрон оң зарядталған протонға айналса байқалады: - - ыдырау мысалы торийдің протоактинийге айналуы: Осындай реакция 1950 жылы ядролық реакторларда пайдаланған. + - ыдырау Мынадай реакция протонның нейтронға айналуда байқалады: + - ыдырауда заряд және спин сақталу заңы орындалады, энергия сақталу заңы орындалмайды. Сондықтан ыдырау тек байланған протондар болса орындалады, яғни байланыс энергиясы азаятын ядроларда. Мысалы: 3. Электронды жұту процесі немесе электрондық қармау. Бұл процесті алғаш рет 1937ж. Альварес қарастырды. Ядроға ең жақын орналасқан К-қабықшасы осыдан К-қармау аты шығады. К-қармау кезінде бір электрон жойылады, ядрода протон нейтронға айналады, нейтриноны шығарып. Сондықтан бұл әлсіз әсерлесуге жатады. Бұл процестің ығысу ережесі. К-қармау процесінде спин, энергия сақталу заңы орындалады. Электронның ваканттық орны басқа жоғарыда жатқан қабықшадан толтырылады. Бұл кезде рентген сәулелену болады. -ыдырау кезінде негізгі рөлді әлсіз әсерлесу атқарады. Нейтриноның ерекше қасиеті — ол затпен тек әлсіз әсерлеесу арқылы ғана әрекеттеседі, сондықтан оны тіркеу өте қиын. жүктеу/скачать 2.7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|