Билет № 98. Методы регистрации частиц в ядерной физике. Правило смещения
Экспериментальные методы наблюдения и регистрации частиц.
Счетчик Гейгера –при попадании частицы в который возникает самостоятельный газовый разряд. Изобретен немецким ученым Гейгером в 1908 году. Его применяют для регистрации электронов, альфа частиц и гамма квантов.
Камера Вильсона – прибор, для наблюдения треков заряженных частиц. Изобретена английским ученым Вильсоном в 1912 году. По пути следования частица создаст цепочку ионов, которые станут центрами кондесации пара. На них появятся капельки жидкости и трек станет видимым. Этот трек фотографируют через стекло (3).
По фотографии можно судить о природе частицы, её энергии и скорости. Помещая камеру Вильсона в однородное магнитное поле, можно по кривизне трека определить импульс частицы и знак ее заряда (используя силу Лоренца). Этот метод был предложен советским физиком Капицей и Скобельцыным.
Камеры Вильсона часто называют окном в микромир.
Пузырьковая камера – трековый прибор для регистрации треков частиц с большой энергией. Создана американским физиком Глейзером в 1952 году. Устройство аналогично камере Вильсона. Позволяет регистрировать очень быстрые частицы.
Радиоактивные превращения атомных ядер. Правило смещения.
Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение ядер одних химических элементов в ядра других элементов, сопровождающееся, испусканием различных частиц.
В 1913 году английский химик Содди, сформулировал правило смещения при радиоактивном распаде.
Пусть Х – ядро исходное радиоактивное ядро. А – массовое число, равное атомной массе химического элемента, округленной до целых. Z – зарядовое число, равно порядковому номеру в таблице Менделеева (равно заряду ядра, выраженному в элементарных электрических зарядах)
z AX → A-4z-2 Y + 42He – правило смещения при альфа распаде. В результате альфа распада образуется новое ядро, смещенное на две клеточки к концу таблицы Менделеева.
z AX → Az+1Y + 0-1e – правило смещения при бета распаде. В результате бета распада образуется новое ядро, смещенное на одну клеточки к началу таблицы Менделеева.
При радиоактивном распаде выполняются законы сохранения электрического заряда(зарядового числа),относительной атомной массы(массового числа), импульса и энергии.
Закон радиоактивного распада.
Период полураспада Т – это время, в течении которого распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер. Турана = 4,5 млрд. лет, Тброма = 1 час, Тполония = 1,5 ·10-4с.
Пусть N0 – первоначальное число радиоактивных ядер. N – число оставшихся радиоактивных ядер спустя время t.
N = N0 2-t/T – закон радиоактивного распада.
Билет № 99. Протонно–нейтронная модель ядра.
Строение ядра.
В 1919 году Резерфорд открыл протон. m = 1,0072765 а.е.м. q = + 1,6 ·10 Кл.
В 1932 году Чедвик (англ) открыл нейтрон – нейтральную частицу. m = 1,0086649а.е.м.
В 1932 году советский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг предложили нейтронно-протонную модель ядра. Согласно этой модели, атомное ядро любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов.
Заряд протона по модулю равен заряду электрона, т. к. атом нейтрален, то следовательно число протонов в ядре равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра.
Nр = Z. Nn = А –Z.
Частицы, входящие в ядро называют нуклонами. Nнукл. = А
Изотопы.
Изотопы – это ядра с одним и тем же числом протонов в ядре, но отличающиеся числом нейтронов т. е. отличающиеся массой ядра. Изотопы данного химического элемента занимают одну клеточку в таблице Менделеева.
Химические свойства изотопов одинаковы, но физические свойства у них различны. В настоящее время определено, что изотопы есть у всех химических элементов.
Например, у водорода три изотопа: 11 Н – легкий водород; 12 Н (Д)– тяжелый водород – дейтерий; 13 Н – сверхтяжелый водород – тритий.Д2О – тяжелая вода. Её температура кристаллизации 3,8 0С, температура кипения 101,2 0С.
Ядерные силы.
Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называют ядерными силами.
Свойства ядерных сил: