Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 218. Понятие о ядерных реакциях
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 218. Понятие о ядерных реакциях. В предыдущей главе
мы познакомились с кругом явлений р а д и о а к т и в н о с т и. Мы убедились, что атомные ядра радиоактивных элементов н е у с т о й ч и в ы, т. е. с течением времени они распадаются, испуская α- или β-частицы и превращаясь в ядра других эле- ментов. Эти факты доказывают, что атомные ядра, несмотря на свои ничтожные размеры, являются сложными частицами,
отмечено, радиоактивность не только свидетельствует о сложном строении атомных ядер, но также и дает средства для изучения этого строения. Одним из таких средств являются быстрые α-частицы, спо- собные проникать внутрь легких ядер и р а с щ е п л я т ь их на части. Расщепление атомного ядра под действием α-частиц впервые наблюдал Резерфорд (в 1919 г.). Продолжая опыты, описанные в § 203, он заметил, что при облучении α-части- цами азота, бора и других элементов в о з н и к а ю т н о в ы е ч а с т и ц ы, также создающие сцинтилляции, но отличающиеся от α-частиц большей проникающей способностью. С помощью магнитного отклонения и других методов удалось установить заряд и массу, а тем самым природу этих частиц. Они ока- зались б ы с т р о д в и ж у щ и м и с я я д р а м и а т о м о в в о- д о р о д а. (Напомним, что ядро водородного атома, или, как его называют, протон, обладает массой, очень близкой к 1 а. е. м., и зарядом +e.) Процесс испускания протонов был изучен с помощью каме- ры Вильсона. Внутрь камеры Вильсона, заполненной а з о т о м, помещался α-радиоактивный препарат. Периодически произво- дилось расширение камеры и фотографирование получающейся картины. На снимках наблюдался веер следов α-частиц, исхо- дящих из препарата (рис. 394, а). В подавляющем большин- стве следы прямолинейны. В некоторых случаях, однако, след α-частицы на некотором расстоянии от конца пробега образует «вилку» (схема на рис. 394, б) — разветвляется на два нерав- 18 Г. С. Ландсберг 546 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия ных следа, из которых длинный (p) т о н ь ш е, а короткий (O) ж и р н е е следа α-частицы. Образование такой «вилки» нельзя объяснить иначе, как результатом соударения α-частицы с ядром атома азота. Рис. 394. Расщепление ядра азота α -частицей в камере Вильсона: а) фотография следов в камере; б) схема следов «вилки»; α — след α -частицы, столкнувшейся в точке A с ядром азота, p и O — следы продуктов расщепления — протона и ядра кислорода Опираясь на наблюдения Резерфорда, мы должны приписать один из следов «вилки» протону. Ввиду меньшего заряда протон действует на атомные электроны с меньшей силой, чем α-части- ца. Поэтому протон производит меньшую ионизацию на единице пути и образует в камере Вильсона более тонкий след. Более жирный след принадлежит частице, ионизующей сильнее α-час- тицы и обладающей, следовательно, б´ ольшим зарядом. Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 547
Природу этой частицы можно установить, используя зако- ны сохранения заряда и массы. До соударения мы имели две частицы: 1) α-частицу (т. е. ядро атома гелия) с зарядом +2 единицы и массой 4 единицы и 2) ядро атома азота с зарядом +7 единиц и массой 14 единиц. Суммарный заряд равен +9 единиц, суммарная масса 18 единиц. После соударения также имеются две частицы, одна из которых является протоном (т. е. ядром атома водорода) с зарядом +1 и массой 1. На долю второй частицы остается заряд +8 и масса 17. Восьмым элементом периодической системы является кисло- род. Таким образом, рассматриваемая «вилка» указывает на яв- ление п р е в р а щ е н и я я д е р а з о т а и г е л и я в я д р а к и с л о р о д а и в о д о р о д а. Вслед за открытием Резерфорда были найдены и другие подобные процессы, в которых происходит п р е в р а щ е н и е я д е р (а следовательно, и а т о м о в) о д н и х э л е м е н т о в в я д р а ( а т о м ы ) д р у г и х э л е м е н т о в. Такие процессы получили название ядерных реакций. Символически ядерная реакция азот + гелий = кислород +
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O +
1 1 H. (218.1) При такой записи реакции верхняя строка цифр представляет запись условия с о х р а н е н и я м а с с ы (14 + 4 = 17 + 1), а нижняя — условия с о х р а н е н и я з а р я д а (7 + 2 = 8 + 1). жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|