Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 219. Ядерные реакции и превращение элементов
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 219. Ядерные реакции и превращение элементов. Изуче-
нию ядерных реакций очень способствовало изобретение прибо- ров для сообщения высокой энергии заряженным частицам —
заряженных частиц, ускоренных до энергий, не только равных, но и во много раз превосходящих энергии частиц радиоактивных излучений. Оказалось, что искусственно ускоренные быстрые протоны, дейтроны (ядра тяжелого водорода), ядра гелия и ядра дру- гих, более тяжелых элементов способны производить разнооб- разные ядерные расщепления, аналогичные рассмотренной ре- акции α-частиц радиоактивного препарата с азотом 1 ). Быстрые электроны и рентгеновские фотоны (полученные торможением 1 ) Вызывать ядерные реакции могут ядра и более тяжелые, чем α-частицы, если их энергия достаточна для преодоления сил электростатического оттал- кивания. В настоящее время большой интерес привлекают ядерные реакции, вызываемые релятивистскими тяжелыми ионами. 18*
548 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия электронов, ускоренных до энергий 10 МэВ и выше), также вызывают ядерные реакции. Однако по эффективности, с ко- торой они производят расщепления, фотоны, а в особенности электроны, уступают тяжелым частицам (протонам, дейтронам и другим ускоренным ядрам). В настоящее время известно множество различных ядерных реакций; с некоторыми из них мы познакомимся в дальнейшем. Особенно существенным было обнаружение среди продуктов ядерных реакций н е з а р я ж е н н ы х (нейтральных) ч а с т и ц с м а с с о й , р а в н о й м а с с е п р о т о н а (т. е. приблизи- тельно 1 а. е. м.). На свойствах этих частиц, названных нейтро- нами, мы остановимся подробнее в следующем параграфе. О ткрытие ядерных реакций имело п р и н ц и п и а л ь н о е значение: впервые была доказана возможность и с к у с с т в е н- н о г о п р е в р а щ е н и я э л е м е н т о в. Правда, на первых по- рах удавалось превратить лишь ничтожное количество вещества. Это происходит потому, что число быстрых частиц, даваемых ускорителями или радиоактивными препаратами, сравнительно мало (см. упражнение 38 в конце главы), и, кроме того, только малая доля этих частиц производит ядерные реакции. Например, одно ядерное превращение приходится на сто тысяч–миллион бомбардирующих α-частиц. Причину такого малого числа ядерных реакций нетрудно понять. Чтобы проникнуть внутрь атомного ядра, налетающая заряженная частица должна преодолеть огромные силы элек- тростатического отталкивания, ибо и частица, и бомбардируе- мое ядро обладают положительным зарядом. Поэтому ядерные превращения могут производить только достаточно быстрые ча- стицы, способные преодолеть электростатическое отталкивание. Но, двигаясь в веществе, быстрые частицы расходуют свою энергию на ионизацию и возбуждение атомов. Очень скоро они полностью затормаживаются, захватывают электроны и пре- вращаются в нейтральные атомы. Ввиду малых размеров ядер (см. § 203) лишь немногие частицы сталкиваются с ядром до того, как они растратят свою энергию. Только такие р е д к и е случаи и приводят к ядерным расщеплениям. Мы увидим в § 226, что в условиях, существующих на звез- дах, ядерные реакции, раз начавшись, продолжаются сами со- бой подобно тому, как огонь, охватывая новые и новые порции топлива, горит до тех пор, пока последнее не исчерпается. По- добные самоподдерживающиеся, или, как говорят, незатухаю- щие, цепные реакции удается осуществить и в земных условиях (см. § 227). Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 549
В цепных ядерных реакциях превращение атомов осуществ- ляется уже в больших масштабах, не уступающих зачастую масштабам, в которых происходит превращение молекул в хими- ческих реакциях. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|