Ядерные реакции и появление свободных нейтронов и позитроновПочти сразу вслед за этим супруги Жолио-Кюри, подошедшие к позитрону с другой стороны, сделали важное открытие. Бомбардируя алюминий альфа-частицами, они обнаружили, что при этом из мишени выбиваются не только протоны, но и позитроны. Со временем эта эмиссия затухала. Из этих результатов ученые сделали вывод, что в мишени образовалось новое радиоактивное вещество.Ход их рассуждений был следующим. При поглощении альфа-частицы ядром алюминия его атомный номер возрастает с 13 до 15, превращаясь в фосфор. А поскольку альфа-частица состоит из 4 нуклонов, массовое число также увеличивается с 27 (алюминий) до 31 (фосфор). В результате испускания протона как массовое число, так и атомный номер этого ядра снижаются на единицу, приводя в конечном итоге к образованию кремния-30. Поскольку альфа-частицы — это ядра гелия, а протоны — ядра водорода, можно составить такое уравнение ядерной реакции: алюминий-27 + гелий-4 -> кремний-30 + водород-1 Заметьте, что сумма массовых чисел сохраняется: 27 плюс 4 равняется 30 плюс 1. Точно так же обстоит дело и с атомными номерами: 13 (Аl) плюс 2 (Не) дает в итоге 15, из которых 14 приходится на долю кремния и 1 — на долю водорода. Такое уравнение, как массовых чисел, так и атомных номеров, является базовым законом всех ядерных реакций. Супруги Жолио-Кюри предположили, что в ходе ядерных реакций образуются как нейтроны, так и протоны. Так, если фосфор-31 вместо протона испустит нейтрон, его атомный номер не изменится, а массовое число снизится на единицу. В этом случае элемент останется фосфором, но превратится в другой изотоп, фосфор-30. Уравнение реакции выглядит следующим образом: алюминий-27 + гелий-4 -> фосфор-30 + нейтрон-1 Поскольку атомный номер фосфора 15, а нейтрона 0, и в этом варианте суммарный атомный номер в результате реакции сохраняется. При бомбардировке алюминия альфа-частицами происходят оба процесса: альфа-поглощение с последующим испусканием протона и альфа-поглощение с эмиссией нейтрона, но конечные результаты существенно разнятся. Кремний-30 является хорошо известным изотопом, составляя немногим более 3 процентов из всего природного кремния. А вот фосфор-30 в природе не существует. Единственный известный изотоп фосфора, найденный на Земле,— это фосфор-31. Короче говоря, нестабильный фосфор-30 — это радиоактивный изотоп с малым временем жизни, и это самый первый искусственный изотоп, сделанный человеческими руками. За это достижение супругам Жолио-Кюри присвоена Нобелевская премия по физике за 1933 год. Полученный искусственным путем фосфор-30 быстро распадается с испусканием позитрона. Поскольку у позитрона, как и у электрона, масса практически отсутствует, эта эмиссия почти не сказывается на изменении массового числа ядра. Однако потеря единичного положительного заряда понижает атомный номер на единицу, и фосфор-30 переходит в кремний-30. Но откуда появляется этот самый позитрон? Может, он входит в состав ядра? Отнюдь нет. В действительности ядерный протон превращается в нейтрон, утрачивая свой положительный заряд, который переходит на вылетающий из ядра позитрон. Бозоны и их отличие от фермионов Две гипотезы космических лучей - особый вид радиации или новые частицы Если у частицы нет массы, у нее нет и заряда Исследования космического излучения показали, что оно составлено из протонов, электронов и ядер железа и урана Классификация элементарных частиц Гелл-манна и Неемана Крушение теории протонно-электронного ядра и новые частицы Лептоны Магнитное поле нейтрона и природа нейтронного магнетизма Нейтронно-активационный анализ и нейтронный синтез новых изотопов Открытие нейтронного излучения и частицы нейтрон Открытие нейтронов объяснило явление изотопов и изобаров Позитроны и их жизнь, позитронно-электронные пары - позитронии и аннигиляция Превращения элементарных частиц подчиняются всем физическим законам сохранения Предсказание Дирака об античастицах и открытие в составе космических лучей позитрона Протон-нейтронная теория строения ядер приходит на усмену устаревшей протонно-электронной Спины и античастицы Спины элементарных частиц Таинственные космические лучи Типичные реакции превращения нейтрона в протон происходят с участием бета-частиц Фермионы Ядерные реакции и появление свободных нейтронов и позитронов |
|
Разное |
|
|