Реакции альфа-частиц

В 1919 г. Резерфорд уже смог показать, что альфа-частицы могут выбивать протоны из ядер азота и объединяться с тем, что останется от ядра. Наиболее распространенным изотопом азота является азот-14, в ядре которого содержится 7 протонов и 7 нейтронов. Если из этого ядра выбить протон и добавить 2 протона и 2 нейтрона альфа-частицы, то получится ядро с 8 протонами и 9 нейтронами, т. е. ядро кислорода-17. Альфа-частицу можно рассматривать как гелий-4, а протон — как водород-1. Таким образом, Резерфорд первым успешно провел искусственную ядерную реакцию [c.170]

В последующие пять лет Резерфорд провел серию других ядерных реакций с использованием альфа-частиц. Однако возможности его были ограничены, поскольку радиоактивные элементы давали альфа-частицы только со средней энергией. Необходимы были частицы с гораздо большими энергиями. [c.170]

Физики принялись за создание устройств, предназначенных для ускорения заряженных частиц в электрическом поле. Заставив частицы двигаться с ускорением, можно было повысить их энергию. Английский физик Джон Дуглас Кокрофт (1897—1967) совместно со своим сотрудником ирландским физиком Эрнестом Томасом Син-тоном Уолтоном (род. в 1903 г.) первыми разработали идею ускорителя, позволявшего получать частицы с энергией, достаточной для осуществления ядерной реакции. В 1929 г. такой ускоритель был построен. Спустя три года эти же физики бомбардировали атомы лития ускоренными протонами и получили альфа-частицы. Эту ядерную реакцию можно записать следующим образом [c.171]

Вначале бомбардировка атомных ядер велась положительно заряженными частицами протонами, дейтронами и альфа-частицами. Поскольку одноименно заряженные частицы отталкиваются, то положительно заряженные ядра атомов отталкивают положительно заряженные частицы, и заставить движущиеся с большей скоростью частицы преодолеть отталкивание и столкнуться с ядром, весьма сложно, так что ядерные реакции трудно осуществимы. [c.174]

Начиная с 1930 кща разработка и усовершенствование ускорителей частиц привела к том>, что стало возможным получить достаточно высокие энергии, необходимые для проведения реакции слияния ядер. Первый искусственный радиоактивный изотоп в 1934 году получили Фредерик и Ирен Жолио-Кюри. Они бомбардировали алюминий альфа-частицами, получаемыми при распаде фосфора-ЗО [c.333]

Рентгеновские лучи, альфа-частицы, гамма-лучи, нейтроны и др. излучения большой энергии также вызывают в веществе глубокие физико-химические изменения и инициируют разнообразные реакции. Так, прн действии ионизирующих излучений на кислород образуется озон, алмаз превращается в графит, оксиды марганца выделяют кислород и т. д. При облучении смеси азота и кислорода или воздуха образуются оксиды азота, в присутствии кислорода ЗОз переходит в 50з и т. д. При действии ионизирующих излучений на воду происходит ее радиолиз. [c.221]

В 1919 г. Резерфорд осуществил первое искусственное превращение одного ядра в другое. Ему удалось превратить азот-14 в кислород-17, пользуясь быстрыми альфа-частицами, которые испускает радий. Реакция протекает по уравнению [c.251]

Эта реакция показала, что ядерные превращения могут осуществляться в результате бомбардировки ядер частицами наподобие альфа-частиц. Такие реакции сделали воз- [c.251]

Заряженные бомбардирующие частицы, как, например, альфа-частицы, должны иметь очень большую скорость, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между ними и ядром-мишенью. Чем больше заряд бомбардирующей частицы или ядра-мишени, тем большей скоростью должна обладать бомбардирующая частица, чтобы вызвать ядерную реакцию. В связи с этим разработано много методов ускорения заряженных частиц с использованием сильных магнитных и электростатических полей. Такие методы осуществляются с помощью ускорителей элементарных частиц, носящих название циклотрон и синхротрон. Принципиальная схема действия циклотрона показана на рис. 20.4. Частицы, предназначенные для бомбардировки исследуемых ядер, вводят в вакуумную камеру циклотрона. Затем их ускоряют, прикладывая попеременно положительный и отрицательный потенциалы к полым О-образным электродам. Магниты, расположенные выше и ниже этих электродов, заставляют частицы двигаться по спиральным траекториям до тех пор, пока они в конце концов не выходят из циклотрона и не ударяются о вещество, играющее роль мишени. Ускорители элементарных частиц нашли применение главным образом для выяснения ядерной структуры и синтеза новых тяжелых элементов. [c.252]

Резерфорд осуществил первые ядерные превращения, бомбардируя ядра азо-та-14 альфа-частицами. Однако в его знаменитых опытах по рассеянию альфа-частиц золотой фольгой (см. разд. 2.6, ч. 1) не происходило ядерной реакции. В чем различие этих двух экспериментов Что необходимо для осуществления ядерного превращения золота при его бомбардировке альфа-частицами [c.280]

Хлор, бром и иод содержатся в виде галогенидов в морской воде, а также в соляных отложениях. Копией грация иода в подобных источниках очень мала. Однако иод накапливается в некоторых водорослях эти водоросли собирают, сушат, сжигают и из золы извлекают иод. В промышленных масштабах иод получают также из водного раствора, выходящего вместе с нефтью из нефтяных скважин, например в Калифорнии. Фтор входит в состав таких минералов, как флюорит, криолит и фторапатит. Только первый из этих минералов является промышленным источником фтора для химической индустрии. Все изотопы астата радиоактивны. Наибольшей продолжительностью жизни из них обладает астат-210 этот изотоп, имеющий период полураспада 8,3 ч, распадается главным образом в результате электронного захвата. Астат был впервые получен в результате бомбардировки висмута-209 альфа-частицами высокой энергии реакция осуществляется по уравнению [c.289]

АЛЬФА-ЧАСТИЦА (а-частица) - частица, идентичная ядру атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, имеет заряд 2+, массовое число 4. А.-ч. испускаются при а-распаде радиоактивных изотопов различных элементов. При прохождении через вещество А.-ч. сильно ионизирует атомы среды, быстро теряет свою энергию, имеет очень малую длину свободного пробега, что в значительной степени зависит от природы поглощающего А.-ч. вещества. А.-ч. используют для осуществления целого ряда ядерных реакций. [c.20]

Мэе, для этого превращения фактически необходима большая энергия. Чтобы не нарушить закона сохранения количества движения. Vis части кинетической энергии бомбардирующей альфа-частицы должны превратиться в кинетическую энергию продуктов. Это значит, что будет необходимо (18/14)-Ц, 18 Мэе) = = 1,49 Мэе для того, чтобы удовлетворить энергетическое требование и не нарушить закона сохранения количества движения. Таким образом, альфа-частица должна обладать, по крайней мере, этим количеством энергии до того, как произойдет превращение. Такое количество энергии называют энергетическим порогом реакции J N(a, р). Другими словами, это кинетическая энергия, необходимая для того, чтобы превращение стало энергетически возможным. I [c.414]

Рис. 11-14. Поперечные сечения индуцированных альфа-частицами реакций в N1,

Альфа-частицы, движущиеся со скоростью около 20000 км сек, обладают большой кинетической энергией. Если а-частица встречает на своем пути ядро какого-либо другого атома, то она может внедряться в это ядро. Получается новое неустойчивое ядро ( компаунд-ядро ), которое в следующий момент разрушается. Использование кинетической энергии а-частиц для синтеза новых ядер будет описано ниже (см. Ядерные реакции , стр. 61). [c.57]

В настоящее время полоний получают различными методами химическим, электрохимическим, возгонкой, экстрагированием растворителями и ионным обменом на смолах. Ро применяется в ядерной технике для получения нейтронов. Альфа-частицы, образующиеся при радиоактивном распаде полония, бомбардируют ядра бериллия с освобождением нейтронов по ядерной реакции [c.586]

Предметом ядерной химии являются реакции, в которых происходит превращение элементов, т. е. изменение ядер их атомов. Самопроизвольный распад радиоактивных атомов, рассмотренный выше, представляет собой ядерную реакцию, в которой исходным является одно ядро. Известны и другие реакции, в которых с ядром реагируют протон р, дейтрон (ядро атома дейтерия Н) й, альфа-частица а, нейтрон п или фотон у (обычно гамма-лучи). Удалось вызвать атомные превращения и под действием очень быстрых электронов. Вместо а-частиц (ядер Не) иногда используют ядра более легкого изотопа гелия Не. В последнее время все шире применяют для бомбардировки атомных ядер ускоренные ядра более тяжелых элементов вплоть до неона. [c.581]

Резко различающиеся виды изучения (альфа-частицы или нейтроны) приводят к протеканию реакций одного и того же типа, насколько можно судить по относительным выходам продуктов при одинаковых степенях превращения. [c.153]

Нейтрино — частица с массой покоя, равной нулю, и со спином она отличается от фотона главным образом значением спина (фотон имеет спин 1). Предположение о существовании нейтрино высказал в 1927 г. В. Паули для объяснения, казалось бы, совершенно очевидно, го несоблюдения принципа сохранения энергии в процессе испускания бета-частицы (электрона) радиоактивным ядром (разд. 20.13). Данные наблюдений показали, что все радиоактивные ядра одного я того же вида испускают альфа-частицы, подобно На (рис. 20.6), обладающие одной и той же энергией, что и следовало ожидать согласно закону сохранения массы-энергии, но в то же время было известно, что некоторые радиоактивные атомы, например ФЬ, испускают бета-частицы разной энергии. Паули, а позже и Ферми предполагали, что при радиоактивном распаде ядра с испусканием бета-частицы испускается также частица с небольшой или нулевой массой покоя и при этом энергия реакции распределяется между бета-частицей и другой частицей, которую Ферми назвал нейтрино. [c.597]

Если атомное ядро испускает альфа-частицу (Не +), заряд ядра уменьшается на две единицы и, следовательно, исходный элемент пре-врашается в элемент, занимающий в периодической таблице место на две группы левее. Его массовое число (атомная масса) уменьшается на 4, т. е. на массу альфа-частицы. При испускании бета-частицы (электрона) заряд ядра увеличивается на единицу без изменения массового числа (наблюдается лишь весьма незначительное уменьщение атомной массы) в этом случае атом данного радиоактивного элемен та превращается в атом другого элемента, занимающего в периодиче ской системе место на одну группу правее. При испускании гамма лучей не происходит изменения ни атомного номера, ни атомной массы Ядерные реакции в ряду уран —радий приведены на рис. 20.6 Важнейший изотоп урана составляет 99,28% природного элемента [c.609]

Многие ядерные реакции являются результатом взаимодействия между ядрами и нейтронами. В первых экспериментах с нейтронами пользовались смесью радона и металлического бериллия. При этом испускаемые радоном альфа-частицы реагировали с изотопом бериллия вВе, давая нейтроны в соответствии со следующими реакциями [c.612]

Реакции первых двух типов обнаружены для многих тяжелых радиоактивных нуклидов. Испускание альфа-частиц наблюдалось также для многих богатых нейтронами нуклидов редкоземельных элементов. Третья реакция — испускание позитрона — происходит в случае наиболее богатых нейтронами нуклидов, многие из которых распадаются также путем захвата электрона (четвертая реакция). (Захват электрона считается спонтанным распадом, поскольку электроны всегда доступны в атоме для захвата захватываются -электроны, главным образом 15-электроны они являются единственными электронами с конечной вероятностью у ядра.) Последние две реакции, испускание протона и нейтрона, происходят чрезвычайно редко. [c.614]

Предполагается, что при температуре 100 млн. градусов и при плотности 10 000 Г-СМ- в центре звезды устанавливается равновесие между тремя альфа-частицами и возбужденным ядром углерода-12 с энергией на 7,653 МэВ выше, чем энергия этого ядра в нормальном состоянии. Возбужденное ядро С может переходить в нормальное состояние путем испускания фотона. Могут происходить и другие известные ядерные реакции, которые и приводят к синтезу всех тяжелых нуклидов. [c.622]

Принятую запись ядерных превращений иногда называют уравнениями ядерных реакций или схемами распада. В такие уравнения или схемы включают лишь те частицы, которые подвергаются ядерным превращениям. Например, испускание альфа-частиц атомами радия описывается уравнением [c.426]

Выброс альфа-частицы атомным ядром уменьшает порядковый номер (заряд) на две единицы и его массу на четыре единицы. В качестве примера приведем реакцию [c.427]

Другие ядерные реакции осуществляются путем бомбардировки элемента-мишени альфа-частицами, бета-частицами (электронами) или дей-тонами (ядрами изотопа водород-2), причем в зависимости от устойчивости первичного про- [c.431]

Активационный анализ основан на превращении стабильного нуклида (А) определяемого элемента в радионуклид (В), называемый индикаторным радионуклидом (ИРН), с помощью ядерной реакции. Реакция индуцируется при воздействии на материал мишени бомбардирующих частиц (х), которыми могут быть нейтроны, заряженные частицы (протоны, дейтроны, тритоны, Не и альфа-частицы) или гамма-кванты. Ядерная реакция может быть представлена в следующем виде [c.93]

Протоны и другие частицы очень высоких энергий позволили не только открыть новые ядерные реакции, но и проникнуть еще глубже в тайны ядра. Установлено, что в результате ядерных реакций с частицами больших энергий из ядер (или нуклонов) вылетают новые элементарные частицы. Первая из них была открыта в 1948 г. в реакциях с альфа-частицами, ускоренными до 380 Мэе. Она имела массу, равную 273 электронным массам, и получила название пи-мезон, что в переводе на русский язык означает средний . Действительно, масса пи-мезона занимает промежуточное положение между массами электрона и протона. Следует отметить, что пи-мезоны были обнаружены еще в 1937 г. в космических лучах. [c.24]

Так, для альфа-частиц высота кулоновского барьера в углероде составляет около 3 Мэе, в меди —10 Мэе и в свинце— 22 Мэе. Нейтроны не имеют заряда, и поэтому для них не существует кулоновского барьера ядра. Они могут проникать в него при любых малых энергиях. Этим фактом объясняется большая эффективность ядерных реакций с нейтронами. Та минимальная энергия бомбардирующей частицы, ниже которой ядерная реакция уже не может протекать, называется порогом реакции. Обычно порог ядерных реакций с заряженными частицами составляет несколько мегаэлектронвольт. [c.29]

Элемент астат (2=85) синтезирован впервые при облучении висмута альфа-частицами с энергией 32 Мэе по реакции В12° (а, 2n)At K Все изотопы астата имеют короткий период полураспада, и поэтому этот элемент не удается получить в весомых количествах. [c.92]

Некоторые изотопы трансурановых элементов могут быть синтезированы только в реакциях с многозарядными ионами. Степень эффективности получения таким путем изотопов более легких элементов еще окончательно не установлена. По-видимому, она такая же, как и в реакциях с альфа-частицами. Преимущество реакций с многозарядными ионами состоит в возможности получения значительно более тяжелых изотопов но сравнению с облучаемым ядром. [c.96]

Эта теоретически предсказанная реакция была недавно доказана экспериментально по обратному процессу— процессу распада возбужденного ядра на три альфа-частицы. Рассчитано время этой реакции. Так, при температуре примерно 1 10 град и плотности около Ю г/сж оно составляет 10 —10 лет. Захват ядер гелия вновь образующимся ядром С может идти и дальше вплоть до образования ядер Этот про- [c.118]

Атомное ядро может вступать в реакции и, следовательно, изменяться несколькими различными способами. Некоторые ядра неустойчивы и самопроизвольно испускают субатомные частицы и электромагнитное излучение. Такое самопроизвольное испускание частиц или излучения из атомного ядра называется радиоактивностью. Открытие этого явления Анри Беккерелем в 1896 г. описано в разд. 2.6, ч. 1. Изотопы, обладающие радиоактивностью, называются радиоактивными, или радиоизотопами. В качестве примера приведем уран-238, который самопроизвольно испускает альфа-лучи эти лучи представляют собой поток ядер гелия-4, называемьк альфа-частицами. Когда ядро урана 238 теряет альфа-частицу, оставшийся фрагмент ядра имеет атомный номер 90 и массовое число 234. Таким образом, он представляет собой не что иное, как ядро изотопа торий-234. Обсуждаемую реакцию можно описать следующим ядерным уравнением [c.245]

Хотя после этих первых опытов наблюдалось большое число других ядерных превращений, только лишь в 1934 г. было выяснено, что некоторые из этих конечных ядер сами радиоактивны. Наблюдая за результатами ядерной бомбардировки различных легких элементов альфа-частицами от источника Ро, Кюри и Жолио отметили появление позитронов, кроме ол<идавшихся протонов и нейтронов, как результат (а, п)- и (а, р)-реакций. Продолжая исследования, они показали, что позитроны испускаются в результате радиоактивного распада частиц, имеющих измеримый период полураспада. На основе таких опытов был сделан вывод, что искусственно создан новый радиоактивный образец. При бомбардировке алюминия альфа-частицами образовался изотоп Р по (а, )-реакции. Изотоп Р затем распадался, испуская позитрон и образуя изотоп 81. Процессы могут быть представлены следующим образом [c.413]

Чрезвычайно редко встречаются такие ядра-мишени, которые дают один специфический тип ядерной реакции. Наоборот, данное ядро в результате бомбардировки альфа-частицами подвержено нескольким различным типам ядерных реакций, например возможны (а, п)- и (а, р)-реакции и большое число других, менее вероятных реакций. Кроме того, разнообразие возможных реакций увеличивается при использовании разных бомбардирующих частиц (нейтронов, протонов, дейтронов, фотонов и даже заряженных атомов тяжелых элементов). Для каждого из этих процессов атомное ядро будет иметь специфическое поперечное сечение. В качестве примера рассмотрим облучение теллура фотонами, имеющими энергию до 70 Мэе. Такое облучение приведет в основном к у, п)-и (V. р)-реакциям, причем преобладающей будет (у, /г)-реакция. Однако можно наблюдать довольно большое число менее обычных реакций. Они могут охватывать диапазон от обычных реакций, таких, как (7, 2п), до таких редко встречающихся реакций, как (7,ЗрЗ/г)-реакция. Общее поперечное сечение превращения будет определяться первыми двумя типами реакций. Однако другие реакции также будут вносить свои вклады. Далее, если использовать другую область значений энергий фотона, то окажется, что соотношение поперечных сеченийУразличных реакций будет изменяться. Если энергия фотона уменьшится, то можно ожидать, что (у, /г)-реакция будет вносить еще больший вклад в поперечное сечение, а если энергия фотона увеличится, то увеличится вклад других реакций. В общем случае следует ожидать, что уменьшение энергии падающей частицы будет благоприятствовать испусканию незаряженной частицы. Это, по-видимому, связано с повышением потенциального барьера для излучаемой частицы при увеличении ее заряда. В общем случае, если падающая частица обладает более низкой энергией, происходит испускание нейтрона или протона. Эти тенденции хорошо иллюстрируются рис. 11-14, на котором приведена зависимость поперечного сечения индуцированных альфа-частицами реакций для N1 от энepгии . Из рис. 11-14 видно, что поперечное сечение реакции зависит не только от ядоз-мишани и типа реакции, но также и от энергии бомбардирующей частицы. [c.416]

Химические процессы, происходящие под действием ионизирующих излучений высокой энергии (рентгеновы лучи, альфа-частицы, гамма-лучи и т.д.). Излучения большой энергии вызывают в веществе глубокие изменения и инициируют различные реакции. Так, например, при действии ионизирующих излучений на кислород образуется озон, алмаз превращается в графит, а оксиды марганца выделяют кислород. [c.183]

Наконец, большой интерес представляют данные о влиянии типа применяемого излучения на протекание такой нецепной реакции. Возможно, что различные излучения оказывают неодинаковое химическое действие. Причины этого заключаются в том, что при облучении тяжелыми несуп1 ими большой заряд частицами (например, альфа-частицами или ядрами гелия) образующиеся в исходном веществе химические промежуточные продукты на несколько порядков величин ближе друг к другу, чем при облучении легкими частицами с меньшим зарядом [5]. Это непосредственно следует из того, что проникающая способность данной частицы в поглощающем веществе тем меньше, чем тяжелее частица и чем больше ее заряд. [c.153]

Хотя радиационные выходы С для этой реакции оказались значительна меньше единицы, подобное превращение полициклических ароматических углеводородов в легкие насыщенные соединения (и неидентифпцированный полимер на самой поверхности) под действием интенсивного альфа-излучения представляет исключительный интерес. Оно иллюстрирует специфические и необычные реакции, возможные при неценном радиационном воздействии в результате регулирования как обоих параметров облучения (облучение альфа-частицами или нейтронами), так и внешних параметров, например каталитической природы поверхностей. Поверхность играет исключи- [c.156]

Устойчивые атомы можно превратить в радиоактивные путем бомбардировки их частицами, движущимися с высокими скоростями. В более ранних экспериментальных работах такими быстрыми частицами служили альфа-частицы, испускаемые ядрами (этот изотоп называли радием С). Первой ядерной реакцией, проведенной в лабораторных условиях, была реакция между альфа-частицами и азотом эту реакцию осуществил в 1919 г. Резерфорд с сотрудниками в Кавен-дишской лаборатории в Кембридже. При бомбардировке азота альфа-частицами происходит следующая ядерная реакция [c.612]

В период второй мировой войны и в последующие годы было произведено приблизительно миллион килограммов изотопа Этот нуклид довольно устойчив период его полураспада составляет примерно 24 000 лет. Ядра эрц медленно распадаются с испусканием альфа-частиц. Получают этот изотоп реакцией между главным изотопом урана и нейтронами, протекающей с образованием который затем самопроизвольно распадается с испусканием электрона и превращается в изотоп д уже он в свою очередь, самопроизвольно испуская электроны, превращается в зэрц [c.613]

Ядерные реакции возникают при бомбардировке ядер фотоном, нейтронами, протонами, дейтронами, тритонами ( Н+), трелионами (зне2+) гелионами (альфа-частицами) или более тяжелыми ядрами. Примером может служить образование изотопа Р при бомбардировке обычного фосфора дейтронами с энергией 10 МэВ [c.614]

Для познания структуры ядер атомов решающее значение имело открытие ядерных реакций. Первое искусственное ядерное превращение осуществил Э. Резерфорд в 1919 г. Ему удалось наблюдать превращение ядра азота М при бомбардировке последнего альфа-частицами, испускаемыми изотопами полония (Ро ) со скоростью 19 200 км/сек в ядро кислорода. Эта первая ядерная реакция может быть изображена в следующем Еиде [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология