Atom yadrosining tarkibi

Radioaktivlik. Radioaktiv parchalanish qonuni.
Radioaktivlik- elementar zarralar yoki yengil yadrolarning chiqarilishi bilan birga keladigan atom yadrolarining o'z-o'zidan o'zgarishi. Bunday transformatsiyaga uchragan yadrolar radioaktiv, transformatsiya jarayoni esa radioaktiv parchalanish deyiladi.
Radioaktiv parchalanish faqat energiya jihatidan foydali bo'lganda, ya'ni energiya chiqarilishi bilan birga mumkin. Buning sharti - parchalanish mahsuloti massalarining mi yadrosining asl yadrosidan M massasining oshishi, ya'ni tengsizlik:
Ma'lum bo'lgan 3000 ga yaqin yadrolardan (ularning aksariyati sun'iy ravishda olingan) faqat 264 tasi radioaktiv emas.
Radioaktiv yadrolar uch turdagi zarralarni chiqarishi mumkin: musbat va manfiy zaryadlangan va neytral. Ushbu uch turdagi nurlanish a-, β- vaγ-nurlanish deb nomlandi. Yoqilgan 1-rasm. Eksperimental dizaynda radioaktiv nurlanishning murakkab tarkibi kashf etilgan. Magnit maydonda a- vaβ-nurlari qarama-qarshi yo'nalishda o'zgaradi va β-nurlari esa ancha ko'proq og'ishadi. magnit maydonidagi nurlar umuman og'ishmaydi.
20-asrning ikkinchi o'n yilligida, E. Ruterford tomonidan atomlarning yadro tuzilishi kashf qilingandan so'ng, radioaktivlik atom yadrolarining xossasi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, a nurlari a zarrachalar oqimini - geliy yadrolarini anglatadi DIV_ADBLOCK320 "\u003e
Radioaktiv parchalanishning asosiy turlari: alfa parchalanishi (alfa zarralarining yadrolari bilan emissiya), elektronning beta parchalanishi (emissiyasi (yoki singishi), shuningdek antineutrinoslar yoki pozitron va neytrino emissiyasi), gamma parchalanishi (gamma nurlari chiqishi) va o'z-o'zidan ajralish. (taqqoslanadigan massaning ikki bo'lagiga yadrosining parchalanishi).
Alfa parchalanishi . Alfa parchalanishi - bu yadro protonlari soni bilan o'z-o'zidan aylanishi. Z va neytronlardan iborat N proton sonini o'z ichiga olgan boshqa yadroga Z - 2 va neytronlar N - 2. Bu holda a-zarracha chiqadi - geliy atomining yadrosi.
Umumiy sxema: z XA \u003d 2He4 + z-2 Y A-4.
Bunday jarayonga misol radiumning a-parchalanishi:

a nurlanish eng kam kirish kuchiga ega. Havoda, normal sharoitda, a nurlari bir necha santimetrni bosib o'tadi.
Radioaktiv modda bir necha diskret energiya bilan a zarrachalarini chiqarishi mumkin. Buning sababi, yadrolar turli xil hayajonlangan holatlarda bo'lishi mumkin. Ko'pgina hollarda yadrolarning α parchalanishi γ nurlanish bilan birga keladi.
Beta parchalanishi. Beta parchalanishida elektron yadrodan chiqib ketadi. Elektron yadrolar ichida bo'la olmaydi, ular neytronning protonga aylanishi natijasida parchalanish paytida paydo bo'ladi. Bu jarayon nafaqat yadro ichida, balki erkin neytronlar bilan ham sodir bo'lishi mumkin ..gif "alt \u003d" (! LANG: http: ///courses/op25part2/content/javagifs/-9.gif" width="12" height="48">+ .!}
β-elektronlar turli xil tezliklarda turli qiymatlarga ega bo'lishi mumkin.
Β parchalanishda Z zaryad soni bittaga ko'payadi va A massa soni o'zgarishsiz qoladi.
z XA \u003d -1 e0 + z + 1 Y A.
Β parchalanishning odatiy misoli α parchalanishi natijasida hosil bo'lgan uranning toriy izotopini palladiyga aylantirishdir.

β nurlari materiya tomonidan kamroq so'riladi . Ular bir necha millimetr qalinlikdagi alyuminiy qatlamidan o'tishga qodir.
Elektronning parchalanishi bilan bir qatorda pozitron ron + parchalanishi kashf qilindi, unda pozitron va neytrinolar yadrodan chiqib ketishdi.
Pozitron elektronning ikki zarrasi bo'lib, u faqat zaryadlash belgisida farq qiladi. Pozitonlar protonning neytronga aylanishi reaktsiyasi natijasida quyidagi sxema bo'yicha yuzaga keladi:

Gamma parchalanishi. A- vaβ-radioaktivlikdan farqli o'laroq, yadrolarning γ-radioaktivligi yadro ichki tuzilishining o'zgarishi bilan bog'liq emas va zaryad yoki massa sonining o'zgarishi bilan birga bo'lmaydi.   Qalinligi 5–10 sm bo'lgan qo'rg'oshin qatlamidan o'tishi mumkin bo'lgan nurlar eng yuqori kirish qobiliyatiga ega.
Α va α-parchalanish holatlarida ham, yangi yadro ba'zi bir hayajonlangan holatda bo'lishi va ortiqcha energiyaga ega bo'lishi mumkin. Yadroning qo'zg'atilgan holatidan er holatiga o'tishi bir yoki bir nechta γ-kvantning chiqishi bilan birga keladi, ularning energiyasi bir necha MeV ga etadi.
Radioaktiv parchalanish qonuni.
Har qanday radioaktiv moddaning tarkibida juda ko'p miqdordagi radioaktiv atomlar mavjud. Radioaktiv parchalanish tabiatan tasodifiy va tashqi sharoitlarga bog'liq bo'lmaganligi sababli, t vaqt ichida parchalanmagan yadrolarning N (t) sonining pasayishi radioaktiv parchalanish jarayonining muhim statistik tavsifi bo'lib xizmat qilishi mumkin.
Namunadagi N radioaktiv yadrolarning soni (vaqt bo'yicha) t bilan qanday o'zgarishini ko'rsatuvchi radioaktiv parchalanishning eksponent qonuni.
bu erda N0 - boshlang'ich momentdagi boshlang'ich yadrolar soni (ularning hosil bo'lishi yoki kuzatilish boshlanishi) va parchalanish doimiysi (birlik vaqtiga radioaktiv yadrolarning yemirilish ehtimoli).
Ushbu doimiylik orqali biz radioaktiv yadroning o'rtacha umrini ifodalashimiz mumkin \u003d 1 /,
Amaliy foydalanish uchun radioaktiv parchalanish qonuni asos sifatida 2 raqamidan foydalangan holda qulay tarzda boshqa shaklda yoziladi, e:
Qiymati T chaqirdi yarimparchalanish davri . Vaqt uchun T boshlang'ich miqdorining yarmi parchalanadi. Miqdorlar T vaτ bilan bog'liq
Α- va β-radioaktiv parchalanish natijasida qizigan yadro ham beqaror bo'lishi mumkin. Shuning uchun bir qator ketma-ket radioaktiv parchalanish mumkin, natijada barqaror yadrolar paydo bo'ladi.
Radioaktiv parchalanishning xarakteristikalari, xususan, uning tezligi (yarimparchalanish davri), parchalanishga olib keladigan kuchlar (o'zaro ta'sirlar) ta'sir qiladi. Alfa parchalanishi dastlab kuchli o'zaro ta'sir natijasida yuzaga keladi, ammo uning tezligi Koulomb to'sig'i bilan aniqlanadi ( elektromagnit shovqin) Beta parchalanishi zaif o'zaro ta'sirlanish natijasida, gamma parchalanishi esa elektromagnit ta'sirida yuzaga keladi.
Ilova.
Arxeologik va geologik topilmalarni konsentratsiya bo'yicha aniqlash usuli radioaktivlikning qiziqarli qo'llanmasi hisoblanadi radioaktiv izotoplar. Eng ko'p ishlatiladigan radiokarbonni tanishtirish usuli. Sababi atmosferada beqaror uglerod izotopi vujudga keladi yadro reaktsiyalarikosmik nurlar ta'sirida. Ushbu izotopning ozgina qismi odatdagi turg'un izotop bilan birga havoda mavjud.O'simliklar va boshqa organizmlar havodan uglerod iste'mol qiladi va ikkala izotop ham havoda bo'lgani kabi bir xil nisbatda to'planadi. O'simliklar o'lgandan so'ng, ular uglerod iste'mol qilishni to'xtatadilar va parchalanish natijasida beqaror izotop asta-sekin 5730 yil yarim umri bilan azotga aylanadi. Qadimgi organizmlarning qoldiqlarida radioaktiv uglerodning nisbiy konsentratsiyasini aniq o'lchash orqali ularning nobud bo'lish vaqtini aniqlash mumkin.