Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 222. Искусственная радиоактивность
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 222. Искусственная радиоактивность. Исследуя ядерные
расщепления, французские физики Фредерик Жолио-Кюри (1900–1958) и Ирен Кюри (1897–1955) обнаружили (в 1934 г.), что во
случаях п р о д у к т ы р а с щ е п л е н и й р а д и о а к т и в н ы. Радиоактивные вещества, образующиеся в результате ядерных реакций, получили название искусствен- но-радиоактивных в отличие от естественно-радиоактивных веществ, встречающихся в природных минералах (см. § 211). Искусственно-радиоактивные вещества могут получаться при весьма разнообразных ядерных реакциях. Примером может слу- жить реакция захвата нейтронов серебром. Для проведения та- кой реакции достаточно поместить пластинку серебра поблизо- сти от источника нейтронов, окруженного парафином. Как было указано в § 221, в парафине нейтроны замедляются, а медлен- ные нейтроны легко захватываются ядрами и вызывают ядер- ную реакцию. Пластинка серебра не претерпевает под действием нейтронов никаких видимых изменений. Однако мы легко мо- жем убедиться, что какие-то изменения произошли, если пла- стинку серебра, подвергавшуюся в течение нескольких минут облучению медленными нейтронами, поднесем к газоразрядному счетчику. Счетчик обнаружит, что пластинка с т а л а р а д и о- а к т и в н о й, т. е. испускает излучение, регистрируемое счет- 554 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия чиком; можно убедиться, что испускаются электроны (β-излу- чение). При этом обнаруживается, что радиоактивность, при- обретенная серебром, постепенно ослабевает, спадая вдвое за каждые 2,3 мин. Таким образом, в обычном серебре образовалось какое-то радиоактивное вещество, обладающее периодом полу- распада в 2,3 мин. Вспомогательные эксперименты, равно как и теоретические соображения, показывают, что данная ядерная реакция происходит по схеме 107
47 Ag + n
→ 108
47 Ag + γ
(222.1) (буква γ в правой части (222.1) показывает, что при этой реак- ции испускается γ-излучение). Образующиеся при этом атомы изотопа серебра 108 Ag оказываются β-радиоактивными и распа- даются, испуская электроны и нейтрино (символ ν) 1 ) и превра- щаясь в атомы устойчивого изотопа кадмия: 108
47 Ag −−−−−−→ T = 2,3 мин
108 48 Cd + e − + ν
(подпись под стрелкой указывает, что период полураспада ра- вен 2,3 мин). Радиоактивность изотопа 108 Ag объясняет, почему в природном серебре, представляющем смесь изотопов с массовы- ми числами 107 и 109, не встречается изотоп с массовым числом 108: такой изотоп обладает малой продолжительностью жизни и распадается практически полностью вскоре после образования. Искусственная радиоактивность — весьма распространенное явление: в настоящее время получено по нескольку искусст- венно-радиоактивных изотопов для каждого из элементов пе- риодической системы. Общее число известных искусственно-ра- диоактивных изотопов превышает 1500, тогда как естествен- но-радиоактивных изотопов существует лишь около 40, а число устойчивых (нерадиоактивных) изотопов равно 260. Все три типа излучений — α, β и γ, характерные для естественной радиоактивности, — испускаются также и искусст- венно-радиоактивными веществами 2 ). Однако среди искусствен- но-радиоактивных веществ часто встречается еще иной тип рас- пада, не свойственный естественно-радиоактивным элементам. Это — распад с испусканием позитронов — частиц, обладающих м а с с о й э л е к т р о н а, но несущих п о л о ж и т е л ь н ы й 1 ) См. примечание на с. 534. 2 ) Испускание α-частиц наблюдается только у элементов, расположенных в конце периодической системы Менделеева.
Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 555
з а р я д. По абсолютной величине заряды позитрона и электрона равны.
В качестве примера образования позитронно-активного веще- ства приведем реакцию, открытую Жолио-Кюри: 27 13
4 2 He → 30 15 P + n. При облучении алюминия α-частицами испускается нейтрон и образуется изотоп фосфора с массовым числом 30. Естествен- ный фосфор содержит только один изотоп с массовым числом 31. Получаемый по приведенной реакции изотоп фосфора 30 15 P яв- ляется радиоактивным и распадается с испусканием позитронов (символ e + ) и нейтрино по схеме 30 15 P −−−−−−→ T =
2,5 мин 30 14 Si + e + + ν. Период полураспада фосфора 30 15 Р равен 2,5 мин.; продуктом его распада является устойчивый изотоп кремния 30 14
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|