Горохов А.В.
Свойства радиактивного излучения были изучены вскоре после открытия Беккерелем радиоактивности в 1896 г. Оказалось, что существуют три различных вида ядерного излучения (- ,- и ). После многолетних исследований было обнаружено, что - излучение состоит из ядер гелия 42He, - излучение - фотоны с очень высокой энергией, - излучение, как правило, состоит из электронов.
Установлено, что многие тяжелые ядра с Z 82 (Z = 82 соответствует ядру свинца) испытывают радиоактивный распад с испусканием - частицы. В - частице удельная энергия связи оказывается большей, чем в массивных ядрах (см. Рис. 2), поэтому альфа-распад энергетически возможен. Образец урана 238U испускает -частицы по следующей схеме:
238U --> 234Th + 4He + 4,2МэВ. |
|
Спустя 4,5·109лет половина ядер образца 238U распадётся.
Теория альфа-распада построена Г.А. Гамовым в 1928 г.
В случае бета-распада более тщательные исследования показали, что некоторые ядра вместо электронов испускают их античастицы - позитроны, кроме того, испускание электронов или позитронов всегда сопровождается излучением нейтрино или антинейтрино. (Нейтрино - это элементарная частица с электрическим зарядом равным нулю, полуцелым спином 1/2 и нулевой (или очень малой) массой покоя.
Первая теория бета-распада была построена Э. Ферми в 1931 г.
Простейшим примером - распада является процесс превращения свободного нейтрона в протон с периодом полураспада 12 мин.:
Символ [()] обозначает антинейтрино (то, чем отличаются нейтрино и антинейтрино см. в следующем разделе.)
Кроме хорошо известных -, -, - распадов в 1940 г. советскими физиками Г.Н. Флеровым и К.А. Петржаком открыт четвертый тип распада: самопроизвольное деления ядер урана на две примерно равные части. В 1970 была обнаружена протонная радиоактивность: выброс протона из ядра. Еще один вид распада - двухпротонную и двухнейтронную радиоактивность, предсказан в 1960 г. советским физиком-теоретиком В.И. Гольданским. Экспериментально этот вид распада еще не обнаружен.
Изложение основ теории радиоактивности значительно выходит за рамки программы "школьной физики", мы ограничимся только тем, что найдем зависимость числа нераспавшихся ядер N(t) от времени, используя экспериментально измеряемую величину - константу распада , которая равна вероятности распада в единицу времени. Установленный на опыте основной закон радиоактивного распада состоит в том, что отношение числа распавшихся за единицу времени ядер к общему числу ядер является постоянной величиной, зависящей только от сорта ядер.
Пусть количество ядер, которые еще не распались к моменту времени t равно N(t). При этом предполагается, что количество ядер все время макроскопически велико.
В момент времени t + dt число нераспавшихся ядер будет N(t + dt).
Поэтому за промежуток времени dt распадется N(t) - N(t + dt) - dN ядер. Согласно приведенному выше определению мы получим вероятность распада , разделив долю распавшихся ядер - dN/N на время dt, то есть
Отсюда следует, что
Предположив, что при t = 0 количество ядер было N0 и решая с этим начальным условием уравнение (2), найдем
(График этой зависимости приведен на Рис. 3)
Рис. 3
Величин называется активностью. Единица активности в СИ - беккерель (Бк), равный одному распаду в 1 с. Внесистемная единица - кюри (Ku): 1 Ku = 3,7·1010Бк.
Скорость распада характеризуется периодом полураспада T1/2 - промежутком времени, за который число радиоактивных ядер уменьшается в два раза. Полагая в формуле (3) t = T1/2, N(T1/2) = N0/2, получим
Поэтому формуле (3) можно придать вид:
N(t) = N0 |
|
1
2
|
|
t/T1/2
|
. |
|
Видно, что с течением времени количество ядер уменьшается по закону геометрической прогрессии.
Можно также определить среднее время жизни ядер:
= - |
0
|
t dN
N0
|
= |
0
|
t e- tdt = 1/. |
|
Легко показать, что времена T1/2 и связаны соотношением:
Рис. 4
На Рис. 4 приведен пример бета - распада ядра натрия-24 (с периодом полураспада 15 час.). Распад идет с испусканием электрона с энергией 1,39 МэВ, (излучаемое антинейтрино не показано) и переходом в возбужденное состояние ядра магний -24, которое после последовательного излучения двух гамма-квантов переходит в основное (невозбужденное) состояние.
Другие работы по теме:
Все формулы школьной физики
Механика кинематика движение по окружности закон всемирного тяготения закон Гука сила трения сила и импульс закон сохранения импульса закон сохранения энергии
Элементы физики ядра
ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА Содержание: Строение атомного ядра. Модели ядра. Природа ядерных сил. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада, α –, β – и γ – излучение атомных ядер.
Изотопы
Изото́пы (от греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место») — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Название связано с тем, что изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке) таблицы Менделеева.
Выбор режимов термообработки для стали 50Н
Характеристики и области применения стали 50Н. Получение структур: перлит, феррит, перлит с минимальным количеством феррита. Мартенсит и продукты промежуточного превращения в верхнем и нижнем районе температур второй ступени (на разных стадиях распада).
Латынь
Распространенные выражения на латыни.
Desperado
После распада " Twisted sister" Ди Снайдер (р. 15 марта 1955, Нью-Йорк; вокал) недолго раздумывал над тем, чем бы ему заняться. Что еще мог делать фронтмен, как не сколотить новою банду. Новый его проект получил название "Desperado".
Гангрена легкого
Гангрена легкого прогрессирующий гнилостный распад паренхимы легкого под влиянием анаэробной инфекции.
Закон Кеплера - доказательство существования эфира
Иоганн Кеплер открыл закон вращения планет Солнечной системы вокруг солнца эмпирическим путем. Затем Ньютон, потирая шишку от упавшего на него яблока, предложил свой закон всемирного тяготения как некую данность.
Каролинги 2
Кароли́нги (лат. Carolingi, фр. Carolingiens, нем. Karolinger, итал. Carolingi) — королевская и императорская династия в государстве франков, а после его распада — в Западно-Франкском королевстве, в Восточно-Франкском королевстве, в Италии и в некоторых мелких государствах.
Президентские выборы в США 1856
Введение 1 Выборы 1.1 Контекст выборов 1.2 Результаты Введение Президентские выборы в США 1856 года были одними из наиболее напряжённых. Сформированная Республиканская партия резко выступала против рабства, тогда как демократы представляли республиканцев как экстремистов, победа которых приведёт к гражданской войне.
Англо-индийцы
— смешанная этническая группа, сформировавшаяся на Индийском субконтиненте в результате половых связей индийских женщин и британских мужчин в период вхождения его в состав Британской империи. Вследствие этнической дискриминации со стороны чистокровных англичан (которые презирали англо-индийцев, называя их «высшей угрозой распада империи») и индийцев, относящихся к англо-индийцам как к предателям и пособникам колонизаторов, единственным местом реализации своих талантов и способностей были «индийские железные дороги», где и работало большинство англо-индийцев.
Закон о форме правления Швеции 1772 года
предусматривал самодержавие. Закон был предложен королём Густавом III и сословия единогласно его одобрили 21 сентября 1772 года. По закону власть от сословий переходила к королю и эпоха парламентаризма, длившаяся пол столетия, закончилась. Принятие этого закона считается бескровным государственным переворотом.
Кальмарская война
(1611—1613) — разгоревшийся в 1611 году вооружённый конфликт Дании во главе с Кристианом IV и Швеции во главе с Карлом IX по вопросу о контроле над Зундом и Нарвой. Одним из мотивов к войне служило стремление Швеции возвратить себе Сконе и прочие южные провинции, оставшиеся под властью Дании после распада Кальмарской унии.
Англо-бирманцы
– смешанная этническая группа, сформировавшаяся на территории современной Мьянмы (Бирма) в результате половых связей бирманских женщин (племена шан, карены, мон, китайцы), и британских мужчин (а также других европейцев) в период вхождения страны в состав Британской империи. Вследствие этнической дискриминации со стороны чистокровных англичан (которые презирали англо-бирманцев, называя их “высшей угрозой распада империи”) и коренных бирманцев, относящихся к англо-бирманцам как к предателям и пособникам колонизаторов, единственным местом реализации своих талантов и способностей были железные дороги, где и работало большинство англо-бирманцев, а также англо-индийцев, к которым они чувствовали вполне понятное естественное притяжение, часто вступая в браки.
Кипр в Средние века
Византийский период После распада Римской империи на восточную и Западную, Кипр оказался под властью Византии. Города Кипра были уничтожены двумя последовательными землетрясениями в 332 и 342 годах н. э., это ознаменовало конец целой эпохи. Большинство городов не были восстановлено, за исключением Саламина, который был перестроен и римский император Констанций II, сын Константин I Великий, назвал город Констанция.
Династия Цзинь 1115 1234
Введение 1 Завоевание Цзинь монголами 2 Поздняя Цзинь 3 Правители Цзинь Введение Династия Цзинь — правящая чжурчжэньская династия империи Цзинь(по другому прочтению - Кинь [1] ), одного из трех крупных государств (наряду с киданьским Ляо и китайским Сун), возникших после распада Танской империи.
Западно-Караханидское ханство
Введение 1 История 2 Ханы Западно-Караханидского ханство Введение Западно-Караханидское ханство - феодальное государство, образовалась в результате распада Караханидского государство на две части.
Хорватский совет обороны
Хорва́тский сове́т оборо́ны (хорв. Hrvatsko vijeće obrane, HVO) — вооружённые формирования хорватов Боснии и Герцеговины во время Боснийской войны. Сформирован после распада Югославии 8 апреля 1992 года членами партии «Хорватское демократическое содружество». Численность личного состава достигала 18 тыс. чел.
Уйгурское идыкутство
Введение 1 Создание 2 Государственное устройство 3 Экономика 4 Взаимоотношение с другими государствами 5 Союз с монголами 6 Упадок Введение Уйгурское Турфанское идыкутство, Уйгурское государство Идыкутов, Уйгурское государство Кочо — феодальное государство в Восточном Туркестане. Образовалась в результате распада Уйгурского каганата.
Пальмирское царство
Введение 1 Возвышение Пальмиры 2 Пальмирское царство 4 Источники Введение Пальмирское царство (260—273) — сепаратистское государство с центром в Пальмире, образованное на территории Римской империи во время её распада в III веке. В него входили провинции Сирия, Палестина, Египет и бо́льшая часть Малой Азии.
СНВ-I
Введение 1 Исполнение договора 2 Источники Введение Договор об ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ-1) подписан 30—31 июля 1991 года в Москве, вступил в силу 5 декабря 1994 г. — через несколько лет после распада СССР[1]. Срок действия Договора СНВ-1 истек 5 декабря 2009 года.
Балшичи
(серб. Балшићи) — или потомки Балши (по-сербски Баоши), сербский владетельный род (1356—1421 гг.) в Черногории и Албании. Основателем рода является Балша I, который в 1356 году стал баном (правителем) Черногории, ставшей независимой после распада Сербии. Первым из рода Балшичей, получившим историческую известность, был Дюрад I, правивший с 1373 до 1379 гг.; он вместе со своими подданными присоединился в 1368 году к римской церкви.
Великая Румыния
Введение 1 История 2 Апогей 3 Поражение Список литературы Введение Вели́кая Румы́ния (рум. Romвnia Mare) — идея максимального расширения границ Румынии. Идея реализовалась во время существования Королевства Румыния[1], когда после объединения Румынии и провозглашения её независимости в ходе вооружённых конфликтов и войн границы государства были максимально расширены.
Чешская социалистическая республика
(чеш. Českб socialistickб republika), ЧСР (ČSR) — одна из двух федеративных республик ЧССР в 1969—1990. Её территория полностью соответствует современной Чехии.
Золотой закон Бразилия
«Золотой закон» от 13 мая 1888 года (порт. Lei Бurea) окончательно отменил рабство в Бразилии. «День мулата» (Dia do Mulato), 13 мая — памятный день бразильского календаря.
Картли-Кахетинское царство
Ка́ртли-Кахети́нское ца́рство (груз. ქართლ-კახეთის სამეფო; также — Картли-Кахетия) — грузинское государственное образование, созданное в 1762 году в результате объединения двух восточно-грузинских государств, существовавших независимо с момента распада Грузии в XV веке.
Брауншвейг-Вольфенбюттель
Брауншвейг-Вольфенбюттель (нем. Braunschweig-Wolfenbьttel) — германское княжество в составе герцогства Брауншвейг-Люнебург, история которого представляет собой череду многочисленных разделов и слияний. Различные ветви Вельфской династии правили Брауншвейг-Вольфенбюттелем вплоть до распада Священной Римской империи в 1806 году.
Моравская Сербия
Моравская Сербия Моравская Сербия (сербск. Моравска Србија, Moravska Srbija) — средневековое сербское государство, образовавшееся после распада Сербского царства. Моравская Сербия стала последним сербским государством перед османским владычеством. Основателем государства был Лазарь Хребелянович, впоследствии канонизированный православной церквью Сербии как святой.
Бантам султанат
План Введение 1 История 2 Правители Список литературы Введение Бантам (султанат) (1526—1687 гг.) — средневековое мусульманское государство. Располагалось в запдной части острова Ява, и образовалось после распада империи Маджапахит[1].
Государство словенцев, хорватов и сербов
План Введение 1 Наименование 2 История Список литературы Введение Государство Словенцев, Хорватов и Сербов (ГСХС) — государственное образование, возникшее на Балканском полуострове после распада Австро-Венгрии[1]. Возникло в результате объединения Королевства Хорватия и Славония, Королевства Далмация, Боснии и Герцеговины и Крайны в единое государство 29 октября 1918 года. 1 декабря того же года государство объединилось с Королевством Сербия, создав тем самым Югославию.
Закон о реформе и контроле за иммиграцией в США 1986
Закон о реформе и контроле за иммиграцией в США (англ. IRCA 1986), также закон Симпсона-Мадзоли (подписал Президент Рональд Рейган 6 ноября 1986) постановление (акт) Конгресса США, согласно которому в очередной раз был преобразован закон об иммиграции в США. До сих пор закон более широко известен как
Основные положения теории чрезвычайных ситуаций
Техносфера, которая создана человеком для защиты от внешних опасностей по мере эволюции производства, сама становится источником опасности. Необходимо предусматривать ряд мер для защиты от них.