Реферат Тақырыбы: Ядролық түрленудің түрлері Орындаған: Қабылдаған: Алматы 2016 жыл Жоспары
жүктеу/скачать 102.87 Kb.
|
| II Негізгі бөлім
2.1. α және β ыдырау заңдылығы. Бастапқы ядро α – бөлшекті шығарғаннан кейін пайда болатын ядроның алғашқы ядродан айырмашылығы болатындығы анық, себебі ол екі протон және екі нейтронр жоғалтады. Мысалы, радий – 226 – ның α – бөлшектердің көзі екендігі белгілі. Ыдырау Z = 88 – 2 = 86 және А = 226 – 4 = 222 болатын ядроға айналады. Z = 86 деп отырғанымыз радон (Rn). Демек, α – ыдырау кезінде радий радонға айналады: 88Ra226 = 86 Rn222 = 2He4. α – ыдырау кезінде әрқашанда жаңа химиялық элементтің пайда болатындағы анық: туынды ядроның аналық ядродан айырмашылығы болады. Бір элементтің екінші элементке айналуын кейде трансмутация деп атайды. 1 – сурет. Альфа ыдырау Αльфа – ыдырау, күшті әсерлесудің өте ауыр ядролардың орнықтылықты қамтамасыз ете алмайтындығынан пайда болады. Қысқа әсерлі болатындықтан, күшті әсерлесу тек көршілес нуклондарды ғана біріктіре алады, ал электростатикалық тебілу түгел ядро аумағында әсер етеді. Өте ауыр ядроларда нуклондық тебу өте күшті артады да, барлық протондардың арасында ғана әсер етеді, ол нуклондық тебу 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 – бөлшектің қосынды массасынан артық болады. Массалардың айырымы β – бөлшектер алып кететін кинетикалық энергия түрінде бөлініп шығады. Егер аналық ядроның массасы туынды ядро мен α – бөлшектің қосынды массасынан кем болса, онда α – ыдырау болмаған болар еді, себебі керісінше жағдайда энергияның сақталу заңы орындалмаған болар еді. Тәжірибелер арқылы табылған α – ыдыраудың негізгі ерекшеліктері бар: Көпшілікке белгілі элементтің α – ыдырауында шығатын α – бөлшектің энергиялары бірдей болады. Яғни α – бөлшектері моноэнергетикалық бөлшектер болады. Мысалы 84Ро244 ыдырағанда α – бөлшектің кинетикалық энергиялары 7,68 МэВ. Кейбір ядролар α – бөлшектің бірнеше моноэнергетикалық түрін шығарады. Сондықтан α – бөлшектің энергетикалық сперткнің құрамы жіңішке болады. Мыс: 88Ra225 α – ыдырауда екі түрлі энергиясы бар α – бөлшек шығады. Е α = 4.88 МэВ (96%) Е α = 4,84 МэВ (4%) Аз энергиясы бар α – бөлшектің интенсивтілігі де аз болады. Барлық 2000 белгілі α – активті изотоптардың энергиялары мынадай аралықта болады: 4МэВ ≤Е α ≤9МэВ. Орташа шамасы 6 МэВ α - ыдыраудың жартылай ыдырау периоды 3 * 10-7 с < T < 1015 жыл. Элементтердің түрленуі β – ыдырау яғни электрон немесе β – бөлшекті шығару арқылы ыдырау кезінде де болады. Мысалы, 614С ядросының β – ыдырауы былайша өтеді: 614С→714N +-10е 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 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. 2 – сурет. Бета ыдырау сызбанұсқасы Табиғатта 1200 – ден артық β – радиоактивті ядролар кездеседі. Β – ыдырау энергиялары 0,01 МэВ электрондар ағыны болады. Жартылай ыдырау периоды 0,025 с <Т<4*1012 жыл. Ығысу ережесінен β – 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 электрондық орбитасынан шығу мүмкін. бірақ бұл кезде β – сәулелену емес рентген және оптикалық сәулелену болады. Егер де электрон сыртқы орбитадан шықса – оптикалық, бір энергетикалық орбитаан екінші энергетикалық орбитаға көшетін болса – рентген сәулелену байқалады. Сондықтан белгісіз: қалай оң зарфдталған ядродан теріс зарядталған бөлшек шығатыны. Осыны β – ыдыраудың I – i қайшылыға деп атайды. Тәжірибелер арқылы белгілі, β – ыдыраудың энергетикалық спектрі бір тұтас екені. Бірақ алғашқы және туынды ядролардың энергетикалық спектрі дискретті. Электрон ыдыраудың әрбір актісінде 0 ден Емах дейін жнергий алып шығады. Емах =Еалғ - Етуын Сондықтан осы жетіспейтін энергия қайда кететіні белгісіз. Бұны Н.Бор былай түсіндерген. Β – ыдырау кезінде энергияның сақталу заңы орындалмайды. Энергияның сақталу заңы β – ыдыраудың әрбір актісінде емес статикалық мағынасында ғана орындалады. Осыдан энергетикалық спектрдің жаратылысы β – ыдыраудың ІІ – і қайшылығы болып саналады. Тағы да бір ерекшелік. Алғашқы және туынды ядроның массалық саны өзгермейді. Сондықтан ядроның спині де өзгермеу керек. Ал β – бөлшек дегеніміз – электрон, ол фермионға жатады, спині ½ h – қа тең. Сондықтан ығысу ережесінде спин сақталу заңы орындалмайды. Бұл ыдыраудың ІІІ – і қайшылығы. 1931 жылы Вольфганг Паули осындай гипотеза берген: β – 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 ІІ, ІІІ – ші қайшылықтарды түсіндіреді. Бұл бөлшек электронмен бірге ядродан шығады, оның заряды жоқ, массалық саны нөлге тең. Бөлшекті «кішкентай нейтрон» - нецтрино деп атаған. β – ыдыраудың толық теориясын 1934 жылы итальян физигі Энрико Ферми берген. Нейтриноның өзінің тіркйтін приборлары арқылы табуға болмайды. Өйткені нейтрина электромагниттік, гравитациялық және күшті эсерлесуге қатыспайды. Нейтриноның өте аз иондалатын қабілеті бар. 500 км жолында нейтрино ауаны тек бір рет қана иондайды. Нейтрионның үлкен өтімділік қасиеті бар. Энергиясы 1 МэВ эксперимент арқылы тексерілген. Нейтриноның алып шығатын энергиясы: Еv = Emax – Ee Emax =Eалғ-Етуын Сондықтан нейтрино ІІ,ІІІ қайшылықтарды түсіндереді. Ал І – і қайшылықты Ферми былай түсіндерген: ядроның ішінде нуклондардың бір – біріне айналу процессі өтеді. β – ыдыраудың 3 түрі бар: β- - ыдырау, ядродан электрон шығады. Β + - ыдырау, ядродан позитрон шығады. Электронды жұтып алу 2.2. γ сәулелену және оның қасиеттері. Гамма – сәулелену дегеніміз өте жоғары энергиялы фотондар болып табылады. Ядроның γ – сәулеленуді шығаруы көбіне қозған атомдардың фотон шығаруына ұқсас болады. 1900 жылы Вилaрд ядролық сәуле шығарудың құрамындағы үшінші компоненттің бар екенін тапты, оны гамма (у)-сәуле шығару деп атаған. 3 – сурет. Гамма сәулелер Атом тәрізді ядро да қозған күйде бола алады. Энергиясы төменірек күйге немесе негізггі күйге өткен кезде ядро фотон шығарады. Ядроның рұқсат етілген энергетикалық деңгейлері атомның энергетикалық деңгейлеріне қарағанда кеңірек, егер атомда көршілес энергетикалық деңгейлердің аралары 103 немесе 106 эВ – қа жетеді. Демек,шығарылатын фотондардың энергиясы бірнеше килоэлектронвольттардан бірнеше мегаэлектронвольттарға дейін өзгере алады. Тек берілген ыдырауға сәйкес келетін γ – сәулелердің энергиясы әрқашанда бірдей болады. Γ – сәулеленудің заряды болмайтындықтан, γ – ыдырау кезінде бір химиялық элементтің екінші химиялық элементке түрленуі жүрмейді. Гамма-кванттың өтімділік кабілеті өте жоғары, ауадағы еркін жүру жолының ұзындығы 120 м. жүктеу/скачать 102.87 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|