Распад атома о чем кратко
Обновлено: 02.07.2024
Дальше, развивая концепцию Вейдле, Бем иллюстрирует ее, сравнивая произведения Достоевского и Г. И.:
Все же общая установка Бема носит общекультурный характер:
«В ней как будто ничего не происходит; а на самом деле происходит такое важное, что оно значительнее самых сложных приключений.
Замечательно: в книге не открывается новое ; в ней только по-новому открывается вечное . Так, приблизительно, как может и должен бы видеть его, вечное, сегодняшний человек.
Ну да, ведь все мы издавна привыкли „вечное" звать „банальностями" (кто-то первый выдумал, другие обрадовались: не будем, мол, повторяться!). Но человек — герой Иванова — продолжает открывать „известное" и действительно открывает его по-новому , потому что, хотя и чувствует его, как другие, раньше, — уже чувствует с новым (современным, неполным) сознанием .
Стоит взять книгу исключительно как произведение искусства — все делается ясно: покинутый любовник, полный горечи живых воспоминаний, бродит по Парижу, размышляя об одиночестве, о явлениях современной действительности, о жизни вообще; размышления его интересны, он природно талантлив. Но так как „душа его мрачна, мечты его унылы" — все вокруг кажется ему темным и грубым.
Лучше, а главное — вернее, взглянуть на нее с другой стороны. Ничего, если при этом она потеряет кое-что в художественном отношении; потеряет стройность; а некоторые места и конец — самоубийство — превратятся в художественные ошибки. Мы зато увидим, что было это, или не было („синее платье", „размолвка") — в сущности все равно. Не все равно, что в душе героя была, есть и будет — ЛЮБОВЬ. Именно такая, какая пишется с большой буквы.
Открытость, явное, без боязни слов, описание тайного, тайных мечтаний многих и многих, встанет, конечно, преградой между книгой и этими многими: они вовсе не желают, чтобы их тайные мечты были обнажены. Или искренно не допускают, что они у них есть. Специальные любители сокровенных описаний, если и позарятся пробежать кое-что тайком, будут разочарованы: их оттолкнет подкладка, т. е. суть книги, делающая все это „не соблазнительным", недостаточно для них острым.
«Мир погибнет не только от злодеев, но и от праведников . Этого сегодняшние идеалисты всех толков Георгию Иванову не забудут. Но это лишь одна из причин — не главная, — почему книга его попадает под индекс.
А главная — вот: Георгий Иванов пытается соединить человека, Бога и пол.
«Как заложить прочное основание Града Божия на глубине ада, ибо речь именно об этом, — без предварительной над ним победы? Но такого вопроса у Георгия Иванова даже не возникает. Общее направление он угадывает верно, чувствует — тоже верно, – что проблема пола находит свое разрешение в личной любви, т. е. что это проблема религиозная. Но что Бог и пол — величины несоизмеримые — этого он не сознает и, ставя между ними знак равенства, делает из пола как бы некий абсолют, который человека съедает без остатка, вместе с его любовью. У Розанова остается хоть что-то — род, дурная бесконечность истории. У Георгия Иванова — ничего. Конец личности — конец нашего человеческого мира.
Распад
6. РАСПАД ИМПЕРИИ
6. РАСПАД ИМПЕРИИ Согласно Аугсбургскому эдикту, подписанному Карлом V, срок, отпущенный на раздумья князьям-протестантам, истекал 15 апреля 1531 года. Однако последние отнюдь не спешили исполнять все требования эдикта. Так, они категорически не желали ни возвращать
ГЛАВА III ШТУРМ АТОМА
ГЛАВА III ШТУРМ АТОМА ПЕРВЫЕ ГОДЫФредерику Жолио было уже 25 лет, но прежде всего ему пришлось выполнять требование Ланжевена, повторенное мадам Кюри: сдать экзамены, получить степень бакалавра. Это было трудно и скучно: садиться снова за школьные учебники, постигать
Распад
Распад Поразительно то невероятное ощущение безопасности, какое присуще было всем представителям высших и средних слоев общества, когда вспыхнула революция; с полным благодушием рассуждали они о добродетелях народа, о кротости и преданности его, о его невинных забавах
Распад СССР
Распад СССР А. К.: Ладно, давайте сменим тему. Гена! Расскажи нам про Беловежскую Пущу и ее всемирно-историческое значение!П. А.: Да, Гена! Помнишь, накануне вашей поездки в Беловежскую Пущу, буквально за день, были переговоры с Анталлом29, премьер-министром Венгрии. Мы сидели
Распад СССР
Распад СССР А. К.: У меня есть комментарий относительно вопроса, имел ли Гена Бурбулис далекоидущие планы с Ельциным на пару развалить Советский Союз и уйти к полной независимости. У меня такое ощущение, в том числе и из того, что Сергей сейчас рассказывает…С. Ш.: Прости,
Распад
Распад Меня приводили в уныние короткие выходы во внешний, цивилизованный мир. Там все без исключения жаловались, критиковали, были напуганы; но это были лишь жалкие бессильные возгласы. Неудачный курс внутренней политики стал не только условием, но и поводом, причиной
XIV. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОКАЗЫВАЕТСЯ КЛЮЧОМ К СТРОЕНИЮ АТОМА
XIV. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОКАЗЫВАЕТСЯ КЛЮЧОМ К СТРОЕНИЮ АТОМА Взглянем на один из первых вариантов Менделеевской таблицы элементов. Как видно на рисунке, Менделеев поместил цинк (Zn) под кальцием (Са), мышьяк (Аs) под ванадием (V) и т. д. Таким образом, не нарушая
Глава IV. Распад
Глава IV. Распад Много лет бизнес-школы убеждают, что у руля должны стоять всеядные управленцы с МВА, знанием SAP и так далее. Пример угольной компании, остававшейся самой эффективной в мире несколько лет подряд, говорит об обратном — ей лично управляли миллиардеры из
Глава 36 Распад
Распад СССР
Распад СССР Между тем атмосфера в Советском Союзе сгущалась, все больше приближаясь к грозовой.Пока недальновидный и нерешительный М.С. Горбачев критиковал демократов, лозунги которых, по его мнению, использовались для прикрытия далеко идущих замыслов, родившихся «в
Распад
Распад Трудно сказать, с чего начался распад СССР. Он возник, как за ночь возникает на поверхности земли росток, которого не было накануне. Разгром крестьянства, уничтожение миллионов людей в лагерях, ссылках, на поселениях, обреченных на гибель и вымирание, было
Путевка в мир атома
Путевка в мир атома Было начало сентября 1945 года. Вернувшись с какого-то заседания (в то время я был председателем Комитета стандартов), я узнал от секретаря, что меня просили позвонить по такому-то номеру, как только появлюсь в комитете. Номер телефона, записанный
Путёвка в мир атома
Путёвка в мир атома Было начало сентября 1945 года. Вернувшись с какого-то заседания (в то время я был председателем Комитета стандартов), я узнал от секретаря, что меня просили позвонить по такому-то номеру, как только появлюсь в комитете. Номер телефона, записанный
История моей души и история мира. Они переплетены, как жизнь и сон. Они срослись и проросли друг в друга. Как фон, как трагическая подмалёвка, за ними современная жизнь. Обнявшись, слившись, переплетясь, они уносятся в пустоту со страшной скоростью тьмы, за которой лениво, даже не пытаясь её догнать, движется свет.
После Второй мировой войны эта книга была на многие десятилетия забыта, а если где-нибудь и упоминалась, то только как один из пунктов в библиографии Георгия Иванова, хотя и с непременным акцентированием на том, что её появление вызвало скандал, связанный с обвинениями автора в аморализме и порнографии.
В соответствии с подписанным между автором и издателем договором Георгий Иванов, не получая от издателя гонорара, сохранял за собой авторский копирайт, а Каплан брал на себя обязанность выпустить тираж книги и осуществлять его реализацию — через собственный книжный магазин и любыми иными имеющимися у него способами.
Книга вышла в первых числах января 1938 года.
Когда именно это произошло — точно неизвестно. Но хорошо известен день, когда эта книга стала событием — и в текущем потоке литературы Русского Зарубежья, и в истории российской литературы XX века. Это произошло в субботу, 28 января 1938 года.
После чего высказал собственное отношение к данной коллизии:
В завершение, возвращаясь от ненавистного ему мизантропа-персонажа к породившему его мизантропу-автору, рецензент с притворной озабоченностью высказал возникшие у него опасения:
Признавая, что Георгий Иванов тщательно соблюдет дистанцию между его персонажем и им самим как автором, Альфред Бем делал вполне, на его взгляд, закономерный вывод — тем это хуже для Иванова:
Тем не менее в завершение своего сердитого опуса моралист Бем был вынужден признать:
Отзыв Бема был хотя и недоброжелателен по содержанию, но вполне корректен по форме. Но то, что последовало после, было уже и вовсе непристойным — как по форме, так и по содержанию. А также — как это ни кажется парадоксальным на первый взгляд — по отсутствию и того и другого.
Однако этого Сирину оказалось мало. В его писанине присутствовало также и откровенное хамство — по адресу литератора, никакого отношения к данному изданию не имевшего. Человеком этим был Георгий Иванов.
Георгий Иванов, Маркову явно благоволивший, с этим утверждением заокеанского друга согласиться, само собой, не мог никак. Слова Маркова вызвали у него реакцию вполне предсказуемую. Делясь впечатлениями от прочтения манускрипта его эссе[19], Иванов раздражённо сообщал:
Об ошибочности ассоциации Иванова с Миллером Маркову писала тогда же и Ирина Одоевцева:
В самом деле, сравнивать Георгия Иванова с Генри Миллером — всё равно, что сравнивать холодное — с кислым, а горячее — с чистым. Однако Марков, по-видимому, проявил упорство, и в опубликованном тексте его эссе этот пассаж остался[24].
Не обладая полемическим задором покойного коллеги и навешивая на не нравящихся ему лично литераторов обидные ярлыки, Струве попытался систематизировать историю литературного процесса в Русском Зарубежье и разложить его по полочкам — разумеется, исходя их собственных субъективных представлений и так, как это представлялось правильным ему самому.
Для того чтобы пересказать содержание этого сочинения и дать ему классификацию, патентованному литературоведу хватило трёх фраз:
Впрочем, одними только домыслами и передёргиваниями по адресу Иванова Струве не ограничился. Не смог он удержаться и от того, чтобы не пнуть ненавистного ему ивановского издателя — Романа Гуля.
После смерти Георгия Иванова, последовавшей 26 августа 1958 года во Франции, в городке Йер-ле-Пальме близ Тулона, его книги не переиздавались семнадцать лет. А когда этот процесс всё же начался, зарубежные издатели главное внимание уделяли его стихам — игнорируя ивановскую беллетристику. Однако во второй половине 1980-х стала переиздаваться и его проза[29].
За годы, прошедшие после его первой публикации, как-то незаметно выяснилось, что крошечная по объёму книжечка оказалась принадлежащей к числу тех, о которых принято говорить словами Афанасия Фета:
Вот эта книжка небольшая,
Томов премногих тяжелей[32].
[3] Злобин В. Человек в наши дни // Литературный смотр. Свободный сборник. Париж, 1939. С. 158 (с изменениями). Далее цитаты из доклада приводятся без отсылок к источнику первопубликации.
[5] Бем А. Литература с кокаином // Меч. 1938. № 31 (217). 7 августа. Далее цитаты из рецензии приводятся без отсылок к источнику первопубликации.
[8] Réceptacle (фр.) — контейнер. Здесь: мусорный ящик.
[11] Тхоржевский И. История русской литературы. Изд. 2-е, доп. Париж: Возрождение, 1950. С. 534.
[13] См.: Гуль Р. Георгий Иванов // Новый журнал (Нью-Йорк). 1955. № 42. С. 110–126; Марков В. О поэзии Георгия Иванова // Опыты (Нью-Йорк). 1957. № 8. С. 83–92.
[14] Гуль Р. Георгий Иванов // Новый журнал. 1955. № 42. С. 110. Далее цитаты из данного эссе приводятся без отсылок к источнику первопубликации.
[15] Письмо Г. Иванова — Р. Гулю от 25 октября 1955 г.
[16] Марков В. О поэзии Георгия Иванова // Опыты (Нью-Йорк). 1957. № 8. С. 88.
[20] Письмо Г. Иванова — В. Маркову от 11 июня 1957 г.
[22] Г. Миллер жил в Париже в 1930–1939 гг.
[23] Письмо И. Одоевцевой — В. Маркову от 17 июня 1957 г.
[24] См.: Марков В. О поэзии Георгия Иванова // Опыты. 1957. № 8. С. 88.
[25] Цит. по: Струве Г. Русская литература в изгнании. Опыт исторического обзора зарубежной литературы. Изд. 3-е, испр. и доп. Paris: YMCA-Press; М.: Русский путь, 1996. С. 215. Далее цитаты из этого сочинения приводятся без отсылок к источнику публикации.
[26] При этом Г. Струве не преминул уточнить, что Русской Матерью, согласно парижским сплетням, являлся В. Ходасевич.
[27] См. примеч. 14 и далее.
[28] Глеб Струве был сыном Петра Струве (1870–1944), общественно-политического деятеля Российской империи и Русского Зарубежья. Во время Гражданской войны в России 1918–1923 гг. П. Струве непродолжительное время в 1920 г. являлся министром иностранных дел в правительстве главнокомандующего Русской армией в Крыму генерал-лейтенанта барона Петра Врангеля.
[29] Иванов Г. Третий Рим. Tenafly: Hermitage, 1987; Иванов Г. Книга о последнем царствовании. Orange, Conn.: Antiquary, 1990.
[30] Климов Г. Князь мира сего. Изд. 2-е. Сан-Франциско: Глобус, 1980. С. 185.
[31] См., например: Вейдле В. Георгий Иванов // Континент (Париж). 1977. № 11. С. 359–369;
Померанцев К. Георгий Иванов // Русская мысль. 1984. № 3536. 27 сентября; Он же. Георгий Иванов и его поэзия // Континент. 1986. № 49. С. 325–336.
Установлено, что радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута), и многие более лёгкие элементы (прометий и технеций не имеют стабильных изотопов, а у некоторых элементов, таких как индий, калий или кальций, часть природных изотопов стабильны, другие же радиоактивны).
Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе.
Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.
В настоящее время, кроме альфа-, бета- и гамма-распадов, обнаружены распады с эмиссией нейтрона, протона (а также двух протонов), кластерная радиоактивность, спонтанное деление. Электронный захват, позитронный распад (или β + -распад), а также двойной бета-распад (и его виды) обычно считаются различными типами бета-распада.
Некоторые изотопы могут испытывать одновременно два или более видов распада. Например, висмут-212 распадается с вероятностью 64 % в таллий-208 (посредством альфа-распада) и с вероятностью 36 % в полоний-212 (посредством бета-распада).
Образовавшееся в результате радиоактивного распада дочернее ядро иногда оказывается также радиоактивным и через некоторое время тоже распадается. Процесс радиоактивного распада будет происходить до тех пор, пока не появится стабильное, то есть нерадиоактивное ядро, а последовательность возникающих при этом нуклидов называется радиоактивным рядом. В частности, для радиоактивных рядов, начинающихся с урана-238, урана-235 и тория-232, конечными (стабильными) нуклидами являются соответственно свинец-206, свинец-207 и свинец-208.
Содержание
История
Радиоактивность открыта в 1896 г. А. Беккерелем, который обнаружил проникающее излучение солей урана, действующее на фотоэмульсию. Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. То есть это свойство присуще не соединениям, а химическому элементу — урану.
В 1898 г. Мария Кюри и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность тория, позднее ими были открыты радиоактивные элементы полоний и радий.
Э. Резерфорд экспериментально установил (1899), что соли урана испускают лучи трёх типов, которые по-разному отклоняются в магнитном поле:
- лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали α-лучами;
- лучи второго типа отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц (в противоположную сторону), их назвали β-лучами;
- лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали γ-излучением.
Альфа-распад
α-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4 He).
α-распад, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А≥140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α-частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако с некоторой вероятностью она может преодолеть его (см. Туннельный эффект) и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера экспоненциально уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше.
Правило смещения Содди для α-распада:
.
.
В результате α-распада элемент смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева, массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.
Бета-распад
Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. β-распад — это проявление слабого взаимодействия.
β-распад (точнее, бета-минус-распад, β − -распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино.
β-распад является внутринуклонным процессом. Он происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:
Правило смещения Содди для β − -распада:
После β − -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.
Существуют также другие типы бета-распада. В позитронном распаде (бета-плюс-распаде) ядро испускает позитрон и нейтрино. При этом заряд ядра уменьшается на единицу (ядро смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева). Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом — электронным захватом (когда ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом заряд ядра также уменьшается на единицу). Однако обратное неверно: многие нуклиды, для которых позитронный распад запрещён, испытывают электронный захват. Наиболее редким из известных типов радиоактивного распада является двойной бета-распад, он обнаружен на сегодня лишь для десяти нуклидов, и периоды полураспадов превышают 10 19 лет. Все типы бета-распада сохраняют массовое число ядра.
Гамма-распад (изомерный переход)
Почти все ядра имеют, кроме основного квантового состояния, дискретный набор возбуждённых состояний с большей энергией (исключением являются ядра ¹H, ²H, ³H и ³He). Возбуждённые состояния могут заселяться при ядерных реакциях либо радиоактивном распаде других ядер. Большинство возбуждённых состояний имеют очень малые времена жизни (менее наносекунды). Однако существуют и достаточно долгоживущие состояния (чьи времена жизни измеряются микросекундами, сутками или годами), которые называются изомерными, хотя граница между ними и короткоживущими состояниями весьма условна. Изомерные состояния ядер, как правило, распадаются в основное состояние (иногда через несколько промежуточных состояний). При этом излучаются один или несколько гамма-квантов; возбуждение ядра может сниматься также посредством вылета конверсионных электронов из атомной оболочки. Изомерные состояния могут распадаться также и посредством обычных бета- и альфа-распадов.
Известно 2500 атомных ядер, и 90 % из них являются нестабильными.
Радиоактивность – это способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра с испусканием частиц.
Большие ядра получают нестабильность, как результат конкурирования притяжения нуклонов ядерными силами и кулоновского отталкивания протонов. Стабильных ядер с зарядовым числом Z > 83 и массовым числом A > 209 не существует. Однако радиоактивными свойствами могут обладать ядра атомов со значимо меньшими значениями чисел Z и A . Когда в составе ядра количество протонов существенно превышает число нейтронов, нестабильность объясняется излишком энергии кулоновского взаимодействия. Если же ядро содержит больше нейтронов, оно становится нестабильным, как следствие факта, что масса нейтрона больше массы протона. Если увеличивается масса ядра, растет и его энергия.
Явление радиоактивности открыл физик А.Беккерель в 1896 году: было обнаружено, что соли урана испускают неизвестное излучение, имеющее способность проходить сквозь препятствия и вызывать почернение фотоэмульсии. А спустя пару лет физики М. и П. Кюри зафиксировали радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента – полоний Po 84 210 и радий Ra 88 226 .
В дальнейшем за изучение природы радиоактивных излучений принимались многие ученые, например, Э. Резерфорд со своими учениками. Было обнаружено, что радиоактивные ядра способны испускать три вида частиц: положительно заряженные, отрицательно заряженные и нейтральные.
α -, β - и γ -излучения – это излучения, на которые способны радиоактивные ядра (соответственно заряженное положительно, отрицательно и нейтрально).
Рис. 6 . 7 . 1 отображает схему опыта, результатом которого стало обнаружение сложного состава радиоактивного излучения. В магнитном поле α - и β -лучи отклоняются в противоположных друг другу направлениях (отклонение β -лучей значимо больше); γ -лучи в магнитном поле вообще не получают отклонения.
Рисунок 6 . 7 . 1 . Схема эксперимента по обнаружению α -, β - и γ -излучений. К – свинцовый контейнер, П – радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка, B → – магнитное поле.
Обнаруженные учеными три типа радиоактивных излучений имеют существенные отличия друг от друга в отношении способности ионизировать атомы вещества, а значит и по проникающей способности. Наименьшая проникающая способность характерна для α -излучения. В воздушной среде при нормальных условиях α -лучи проходят путь в несколько сантиметров. β -лучи, в свою очередь, менее поглощаемы веществом. Они имеют возможность проходить сквозь слой алюминия толщиной в несколько м м . Наконец, наибольшая проникающая способность принадлежит γ -лучам, имеющим способность проникать через слой свинца толщиной 5 – 10 с м .
В 20 -х годах XX века, после того, как Э. Резерфорд открыл ядерное строение атомов, появилось твердое утверждение, что радиоактивность является свойством атомных ядер. В ходе изучения было определено, что α -лучи есть поток α -частиц – ядер гелия He 2 4 , β -лучи представляют собой поток электронов, а γ -лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение при очень малой длине волны λ 10 – 10 м и, как следствие, ярко выраженных корпускулярных свойствах (эти лучи есть поток частиц – γ -квантов).
Рассмотрим подробнее существующие виды радиоактивного распада.
Альфа-распад
Альфа-распад – это самопроизвольное преобразование атомного ядра с числом протонов Z и нейтронов N в иное (дочернее) ядро, в котором содержится число протонов Z – 2 и нейтронов N – 2 , сопровождающееся испусканием α -частицы – ядра атома гелия He 2 4 .
Образцом альфа-распада может служить α -распад радия:
Ra 88 226 → Rn 86 222 + He 2 4
α -частицы, которые испускают ядра атомов радия, Резерфорд применял, проводя экспериментальное рассеивание на ядрах тяжелых элементов. Измерение по кривизне траектории в магнитном поле установило скорость α -частиц, испускаемых при α -распаде ядер радия: порядка 1 , 5 · 10 7 м / с . Размер кинетической энергии при этом - примерно 7 , 5 · 10 – 13 Д ж (около 4 , 8 М э В ). Эта величина несложно определяется, когда известны значения масс материнского и дочернего ядер и ядра гелия. Скорость испускаемой α -частицы очень велика, однако она равна лишь 5 % от скорости света, т.е. в расчетах допустимо использовать нерелятивистское выражение для кинетической энергии.
Также результатом исследований стал факт, что радиоактивное вещество способно испускать
α -частицы с несколькими дискретными значениями энергий. Объяснение этому явлению заключается в способности ядер находиться, аналогично атомам, в различных возбужденных состояниях. В одном из таких состояний может оказаться дочернее ядро при α -распаде. Далее ядро переходит в основное состояние, и испускается γ -квант. Схема α -распада радия с испусканием α -частиц с двумя значениями кинетических энергий указана на рис. 6 . 7 . 2 .
Рисунок 6 . 7 . 2 . Энергетическая диаграмма α -распада ядер радия. Продемонстрировано возбужденное состояние ядра радона Rn * 86 222 . При переходе из возбужденного состояния ядра радона в основное происходит излучение γ -кванта с энергией 0 , 186 М э В .
Итак, α -распад ядра во множестве случаев происходит совместно с γ -излучением.
Теория α -распада также содержит предположение о возможном образовании ядер групп, включающих в себя два протона и два нейтрона, т. е. α -частицу. Материнское ядро служит для
α -частиц потенциальной ямой, ограниченной потенциальным барьером. Количество энергии
α -частицы в ядре не хватает, чтобы преодолеть данный барьер (рис. 6 . 7 . 3 ).
Испускание α -частицы из ядра возможно лишь благодаря такому квантово-механическому явлению, как туннельный эффект.
Квантовая механика гласит, что существует неравная нулю вероятность прохождения частицы под потенциальным барьером. Явление туннелирования носит вероятностный характер.
Рисунок 6 . 7 . 3 . Туннелирование α -частицы сквозь потенциальный барьер.
Бета-распад
В процессе бета-распада ядро испускает электрон. Вообще существование в ядре электрона невозможно, т.е. появление электрона – лишь результат β -распада, сопровождающегося превращением нейтрона в протон. Такой процесс происходит как внутри ядра, так и со свободными нейтронами. Среднее время жизни свободного нейтрона равно примерно 15 минутам. При радиоактивном распаде нейтрон n 0 1 превращается в протон p 1 1 и электрон e - 1 0 .
В результате измерений было выявлено, что при бета-распаде наблюдается кажущееся нарушение закона сохранения энергии, поскольку суммарно энергия протона и электрона, появившихся при распаде нейтрона, меньше энергии нейтрона. В 1931 году В. Паули предположил выделение при распаде нейтрона еще одной частицы с нулевыми значениями массы и заряда, уносящей с собой часть энергии.
Нейтрино (маленький нейтрон) – частица с нулевыми значениями массы и заряда, возникающая при распаде нейтрона. Была открыта в 1953 году.
Нейтрино плохо взаимодействует с атомами вещества, поскольку не обладает зарядом и массой, и вследствие этого ее обнаружение в ходе эксперимента очень затруднительно. Ионизирующая способность нейтрино является настолько малой, что один акт ионизации в воздухе приходится приблизительно на 500 к м пути. На данный момент известно, что существует несколько типов нейтрино.
Электронный антинейтрино – частица, возникающая вследствие распада нейтрона и обозначаемая v e ~ 0 0 .
Запись реакции распада нейтрона выглядит так:
n 0 1 → p 1 1 + e - 1 0 + v e ~ 0 0
β -распад сопровождается увеличением зарядового числа Z на единицу при неизменности массового числа A . Дочернее ядро в данном случае есть ядро одного из изотопов элемента, чей атомный номер в периодической системе Менделеева на единицу превышает атомный номер исходного ядра. В качестве характерного примера β -распада можно рассмотреть преобразование изотона тория
Th 90 234 , возникающего при α -распаде урана U 92 238 , в протактиний Pa 91 234 :
Th 90 234 → Pa 91 234 + e - 1 0 + v e ~ 0 0
Совместно с электронным β -распадом было определено такое явление, как позитронный β + -распад: ядро испускает позитрон e + 1 0 и нейтрино v e 0 0 .
Позитрон является частицей-двойником электрона, отличающейся от него лишь знаком заряда.
Существование позитрона предсказывалось еще в 1928 г. великим физиком П. Дираком. Спустя несколько лет позитрон обнаружили, как составляющую космических лучей. Позитроны возникают в результате реакции преобразования протона в нейтрон по следующей схеме:
p 1 1 → n 0 1 + e 1 0 + v e 0 0
Гамма-распад
В отличие от α - и β -радиоактивности, γ -радиоактивность ядер не имеет связи с изменением внутренней структуры ядра, а также при гамма-распаде не изменяется зарядовое или массовое число. При α - или β -распаде дочернее ядро способно войти в некоторое возбужденное состояние и получить излишнюю энергию. Переход ядра из возбужденного состояния в основное происходит совместно с испусканием одного или более γ -квантов, чья энергия способна достигать уровня нескольких М э В .
Закон радиоактивного распада
Любой образец радиоактивного вещества имеет в своем составе множество радиоактивных атомов. Поскольку для процесса радиоактивного распада характерна случайность, не зависящая от внешних условий, то закономерность в убывании количества N ( t ) нераспавшихся к данному моменту времени t ядер становится важнейшей статистической характеристикой процесса радиоактивного распада.
Допустим, число нераспавшихся ядер N ( t ) изменилось на Δ N 0 в течение небольшого промежутка времени Δ t . Поскольку вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, то количество распадов пропорционально количеству ядер N ( t ) и промежутку времени Δ t :
Коэффициент пропорциональности λ – это вероятность распада ядра за время Δ t = 1 с .
Это выражение означает, что скорость d N d t изменения функции N ( t ) прямо пропорциональна самой функции.
Такая зависимость имеет место во многих физических процессах (к примеру, при разряде конденсатора через резистор). Решение этого уравнения дает возможность записать экспоненциальный закон:
N ( t ) = N 0 e – λ t
Здесь N 0 является начальным числом радиоактивных ядер при t = 0 .
Среднее время жизни радиоактивного ядра, обозначаемое, как τ , и равное: τ = 1 λ - это время, за которое количество нераспавшихся ядер уменьшается в e ≈ 2 , 7 раза.
В целях практического применения закон радиоактивного распада оптимально записать в ином виде, беря за основание число 2 , а не e :
N ( t ) = N 0 · 2 – t T .
Период полураспада, обозначаемый, как Т , – это время, за которое произойдет распад 1 2 первоначального количества радиоактивных ядер.
Величины τ и Т связаны друг с другом соотношением:
T = 1 λ ln 2 = τ ln 2 = 0 , 693 τ
Рисунок 6 . 7 . 4 дает представление о законе радиоактивного распада.
Рисунок 6 . 7 . 4 . Закон радиоактивного распада.
Период полураспада является основной величиной, описывающей скорость радиоактивного распада. Чем меньше Т , тем интенсивность распада выше. Например, для урана T ≈ 4 , 5 млрд лет, а для радия период полураспада составляет примерно 1600 лет: таким образом, активность радия во много раз больше, чем активность урана. Существуют радиоактивные элементы с периодом полураспада в доли секунды.
При α - и β -радиоактивном распаде дочернее ядро тоже может стать нестабильным. Т.е. допустимы серии последовательных радиоактивных распадов, заканчивающихся тем, что образуются стабильные ядра. В природе существует несколько подобных серий. Самая длинная серия - серия
U 92 238 , включающая в себя 14 последовательных распадов ( 8 α -распадов и 6 β -распадов). Эта серия заканчивается стабильным изотопом свинца Pb 82 206 (рис. 6 . 7 . 5 ).
Рисунок 6 . 7 . 5 . Схема распада радиоактивной серии U 92 238 с указанием периодов полураспада.
Известно еще несколько радиоактивных серий, подобных серии U 92 238 . Существует последовательность от нептуния Np 93 237 (не обнаруженного в естественных условиях) до висмута Bi 83 209 . Эта серия радиоактивных распадов характерна для ядерных реакторов.
Радиоактивность была интересным образом использована в методе, который используется для датирования археологических и геологических находок. Датирование производится на основании концентрации радиоактивных изотопов. Чаще применяют радиоуглеродный метод датирования. Нестабильный изотоп углерода C 6 14 появляется в атмосфере в результате ядерных реакций, которые вызываются космическими лучами. Малый процент этого изотопа имеется в воздухе совместно с обычным стабильным изотопом C 6 12 . Растения и прочие организмы потребляют углерод из воздуха, накапливая оба изотопа в такой же пропорции, что и в воздушной среде. Растение гибнет и, естественно, перестает потреблять углерод, тогда нестабильный изотоп в результате β -распада постепенно превращается в азот N 7 14 с периодом полураспада 5730 лет. Точным измерением относительной концентрации радиоактивного углерода C 6 14 в останках древних организмов возможно установить время их гибели.
Радиоактивное излучение всех типов (альфа, бета, гамма, нейтроны), а также электромагнитная радиация (рентгеновское излучение) оказывают сильнейшее биологическое воздействие на живые организмы. Это воздействие включает в себя процессы возбуждения и ионизации атомов и молекул, составляющих живые клеток. Воздействуя на клетки, ионизирующая радиация разрушает сложные молекулы и клеточные структуры, следствием чего является лучевое поражение организма, а потому крайне важны меры радиационной защиты людей, работающих с неким источником радиации и имеющим шанс попасть в зону действия излучения.
Серьезность проблемы в том, что человек может испытать на себе действие ионизирующей радиации и в бытовых условиях. Особую опасность для здоровья человека представляет инертный, бесцветный, радиоактивный газ радон Rn 86 222 . Схема, изображенная на рисунке 6 . 7 . 5 , демонстрирует, что радон - продукт α -распада радия с периодом полураспада T = 3 , 82 сут. Радий в небольших количествах содержится в почве, в камнях, в разного рода строительных конструкциях. Концентрация радона имеет относительно небольшое время жизни, но постоянно пополняется в результате новых распадов ядер радия, поэтому радон может накапливаться в закрытых помещениях. Попав в легкие, радон испускает α -частицы и преобразуется в полоний Po 84 218 , не являющийся химически инертным. Далее происходит цепь радиоактивных преобразований серии урана (рис. 6 . 7 . 5 ). По данным Американской комиссии радиационной безопасности и контроля, человек в среднем получает 55 % ионизирующей радиации за счет радона и только 11 % за счет медицинских процедур. Доля космических лучей здесь - около 8 % . Общая доза облучения, получаемая человеком за жизнь, много меньше предельно допустимой дозы (ПДД), установленной для людей некоторых профессий, которые подвергаются дополнительному облучению ионизирующей радиацией.
Читайте также: