Урок 52/19

Строение атомного ядра

В 1911 г. в результате исследований, проведенных Резерфордом по рассеянию a-частиц при прохождении через вещество, был открыт протон — ядро атома водорода, который обладает положительным электрическим зарядом, равным модулю заряда электрона.

Заряд ядра атома Английский физик Г. Мозли в 1913 г. предсказал, что заряд ядра атома q,=Ze, где е —элементарный электрический заряд; Z — порядковый номер элемента в таблице Менделеева, определяет число электронов в атоме. Химические свойства зависят только от зарядового числа. Немецкие ученые В. Боте и Г. Беккер, изучая реакции (1930),происходящие при облучении бериллия a-частицами, обнаружили новое излучение, обладающее очень большой проникающей способностью.

В 1932 г. английский физик Дж. Чэдвик выдвинул гипотезу: бериллиевые лучи состоят из нейтральных частиц, масса кото­рых близка к массе протона. Их назвали нейтронами.

Дальнейшие исследования показали, что нейтрон — нестабильная части­ца: свободный нейтрон за время 15 мин распадается на протон, электрон и нейтрино — частицу, лишенную массы покоя.

Масса нейтрона mn=1838,6 электронных масс, масса протона mp= 1836,1 электронных масс,  mn > mp приблизительно на 2,5 массы электрона. После открытия нейтрона Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра. В ядре протон и нейтрон неразличимы, поэтому их называют нуклонами (ядерными частицами). Число протонов Z, число нейтронов N, массовое число—это суммарное число нуклонов в ядре А..

A - массовое число Z - заряд ядра,число протонов,число электронов, номер элемента в таблице Менделеева N - число нейтронов               A=Z+N

Обозначение химических элементов (ядер) в атомной и ядерной физике. , где X - символ химического элемента.  - протон; - нейтрон; - электрон; -частица;

Типы радиоактивного распада (правила смещения)

Альфа-распад Превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием a-частиц, называется альфа-распадом. Теория создана  Г.А. Гамовым в 1930-32 г. на основе квантово-механического туннельного эффекта.

Наиболее устойчивым из всех образований внутри ядра явля­ется образование двух протонов и двух нейтронов. Если при распределении энергии между частицами ядра это образование будет обладать энергией большей, чем энергия связи, то оно по­кинет ядро в видеa-частицы.

Если  — материнское ядро, то превращение этого ядра при a.-распаде происходит по следую­щей схеме (правило смещения): Например:  где —символ дочернего ядра; —ядро атома гелия ; hv - квант энергии, испускаемой ядром. При альфа-распаде происходит смещение химического элемента на две клетки влево в таблице Менделеева.

Бета-распад  Теория создана в 1930г. Энрико Ферми. Радиоактивные ядра могут выбрасывать поток электронов, которые рождаются согласно гипотезе Ферми в результате пре­вращения нейтронов в протоны. В соответствии с правилом смещения  массовое число ядра не изменяется:    На­пример:.   При b- распаде химический элемент пере­мещается на одну клетку вправо в периодической системе Менделеева и, кроме электро­нов, испускается антинейтрино,

Гамма-излучение возникает при ядерных превращениях и представляет собой электромагнитное излучение. Имеет высокую энергию.

Э. Резерфорд установил, что воздух сильнее всего ионизуют a-лучи, в меньшей степени— b-лучи и совсем плохо — g-лучи. Поэтому проникающая способность оказалась самая малая у a-лучей (лист бумаги; несколько сантиметров слоя воздуха), а b-лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень велика проникающая способность у g-лучей (например, для алюминия - пластины толщиной десятки сантиметров).