Відкриття позитрона. Штучна радіоактивність
ФІЗИКА
Частина 6 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК
Розділ 17 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
17.10. Відкриття позитрона. Штучна радіоактивність
У 1928 р. П. Дірак, розв’язуючи релятивістське хвильове рівняння, показав, що в природі має бути частинка, подібна до електрона, але з позитивним електричним зарядом. Через чотири роки таку частинку експериментально при дослідженні космічного випромінювання виявив К. Андерсон. Вивчаючи космічне випромінювання за допомогою камери Вільсона, вміщеної в магнітне поле, він серед інших треків
Було встановлено, що маса позитрона дорівнює масі електрона. Однаковими виявились також їхні механічні та (чисельно) магнітні моменти. Проте оскільки
На початку 30-х років XX ст. крім відкриття нейтронів і позитронів було зроблено ще одне відкриття. У 1934 р. подружжя І. і Ф. Жо – ліо-Кюрі та інші вчені відкрили у випадку ядерних реакцій, що відбуваються при бомбардуванні деяких елементів а-частинками та нейтронами, нові частинки, які реєструються не лише під час опромінення, а й деякий час після опромінення (кілька хвилин, годин і навіть днів). Подружжя Жоліо-Кюрі, Е. Фермі та інші вчені пояснили це тим, що самі продукти ядерних реакцій виявляються радіоактивними, тобто внаслідок таких ядерних реакцій виникають радіоактивні ізотопи, які розпадаються за тими самими законами, що і природні радіоактивні речовини. Це явище самочинного розпаду ядер штучно добутих ізотопів називають штучною (наведеною) радіоактивністю, а самі ізотопи – штучно радіоактивними. Такі ізотопи випромінюють у процесі розпаду переважно електрони або позитрони і γ-фотони. Наприклад, можна дістати радіоактивний 137N. Для цього треба протягом певного часу бомбардувати α-частинками бор:
Проте нуклід 137N нестабільний і розпадається:
При цьому 137N випромінює швидкі позитрони ( β+-випромінювання). Період піврозпаду 137N дорівнює 10 хв.
Аналогічно, бомбардуючи α-частинками алюміній, дістають радіоактивний 3015Р. Нуклід 3015Р, випромінюючи β+-частинки з періодом піврозпаду близько 2,5 хв, перетворюється в стійкий нуклід силіцію. Ядерні реакції, що відбуваються при цьому, можна записати так:
При бомбардуванні 2311Nа швидкими дейтронами утворюється радіоактивний 2411Nа. Нуклід 2411Nа має період піврозпаду близько 15 год. і випромінюючи β–частинки, перетворюється на стабільний нуклід 2412Мg. Схема ядерної реакції така:
Найчастіше їхній розпад супроводжується β-випромінюванням, причому в більшості випадків услід за викиданням електрона чи позитрона випромінюється γ-фотон. Деякі радіоактивні ізотопи дістали при опромінюванні стабільних елементів не потоком частинок, а γ-випромінюванням. Перетворення елементів унаслідок поглинання ядром γ-фотона великої енергії (фоторозщеплення ядра, або ядерний фотоефект) уперше виявив Дж. Чедвік (1934 р). Опромінюючи γ-фотонами торію важкий гідроген, він установив, що поглинання γ-фотона з енергією hν близько 2,2 МеВ переводить ядро важкого гідрогену в збуджений стан, який є нестабільним і закінчується розпадом на протон і нейтрон. Поглинання γ-фотона ядром берилію 94Ве спричинює викидання з ядра протона, внаслідок чого утворюється радіоактивний нуклід 83Li. Для фоторозщеплення більш важких ядер потрібні γ-фотони з енергією близько 10…15 МеВ і більше.
Слід зауважити, що, на відміну від природних радіоактивних речовин, коли існує перетворення одного з ядерних нейтронів у протон, яке супроводжується β–випромінюванням, при штучній радіоактивності спостерігається протилежне перетворення одного з ядерних протонів у нейтрон. Проте не завжди це перетворення супроводжується β+-випромінюванням. Якщо один із внутрішньоядерних нейтронів перетворюється в протон, то при цьому неодмінно виникає (за законом збереження алгебраїчної суми зарядів) електрон. Протилежне перетворення одного з внутрішньоядерних протонів у нейтрон може відбуватись двояко: 1) з виникненням позитрона (спостерігається β+-випромінювання) і 2) без виникнення позитрона із захопленням ядром одного з найближчих до нього атомних електронів (β+-випромінювання не буде). Явище захоплення ядром атомних електронів розглянемо в підрозділі 17.11.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...