Ядерные реакции заряженных частиц

Уравнения ядерных реакций (в том числе и реакций радиоактивного распада) должны удовлетворять правилу равенства сумм индексов а) сумма массовых чисел частиц, вступающих в реакцию, равна сумме массовых чисел частиц — продуктов реакции при этом массы электронов, позитронов и фотонов ие учитываются б) суммы зарядов частиц, вступающих в реакцию, и частиц—продуктов реакции, равны между собой. [c.50]

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]

Английский физик (уроженец Новой Зеландии) Эрнест Резерфорд (1871—1937) решил, наконец, признать, что единица положительного заряда принципиально отличается от электрона — единицы отрицательного заряда. В 1914 г. Резерфорд предложил принять в качестве основной единицы положительного заряда частицу положительно заряженных лучей с наименьшей массой, равной массе атома водорода. Когда, уже позднее, Резерфорд занялся изучением ядерных реакций (см. гл. 14), он сам неоднократно получал частицы, идентичные ядру водорода, что окончательно убедило его в правильности такой точки зрения. В 1920 г. Резерфорд предложил назвать эту основную положительно заряженную частицу протоном. [c.151]

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]

Искусственно ядерные реакции вызываются облучением ( бомбардировкой ) исходного вещества ( мишени ) различными частицами, обладающими достаточно большой энергией протонами, нейтронами, а-частицами и т. д. Особенно широко применяется обработка нейтронами. Как уже отмечено, эта незаряженная частица сравнительно легко проникает в ядра различных элементов, включая и тяжелые с большим положительным зарядом. Процесс ведут в специальных установках — ядерных реакторах ( атомных котлах ). Достигаемая мощность потока — до 10 нейтронов на 1 см облучаемой поверх- [c.373]

Решение. Известно, что при испускании а-частицы масса атома уменьшается на четыре единицы, а заряд ядра — на две. В периодической системе элемент смещается на две клетки влево. При испускании -частицы масса атома не изменяется, а заряд ядра увеличивается на единицу. В периодической системе элемент смещается на одну клетку вправо. Это можно представить в виде ядерных реакций [c.107]

Ядерные реакции — это превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами и друг с другом. Написание уравнений таких реакций основано па законах сохранения массы и заряда. Это означает, что сумма масс и сумма зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме масо и сумме зарядов в правой части уравнения. Например [c.22]

Ввиду особой роли, которую в ядерных реакциях играют ядра водородных атомов, им были присвоены, так же как и самим изотопам, различные названия. Протоном (символ р) теперь называют ядро только легкого изотопа водорода, т. е. частицу с массой, равной 1, и зарядом 1. Ядро атома тяжелого водорода, т. е. частицу с массой 2 и зарядом 1, называют дейтроном (символ. с1). Ядро трития называют тритоном (символ 1). [c.49]

Оказалось, что при бомбардировке лития ускоренными протонами с кинетической энергией около 200000 эв из него вылетают две а-частицы, которые разлетаются в противоположные стороны, так как они заряжены одинаковыми зарядами. Эта ядерная реакция протекает по уравнению [c.63]

Применение ускоряемых различными способами до больших энергий частиц (протонов, дейтонов и др.), а также возникающих при ядерных реакциях нейтронов, привело к открытию новых реакций. К. Андерсон (1932) наблюдал в камере Вильсона образование двух частиц, одинаковых по массе и имеющих разные заряды. Одна из них — электрон (е-), другая — позитрон (е+). Позитроны могут существовать лишь очень короткое время, и, встречаясь с электроном, соединяются с ним, образуя два фотона л естких у Лучей [c.21]

Долгое время считали, что атомы построены только из протонов и электронов. В 1920 г. Резерфорд предположил существование нейтральной частицы с массой, близкой к массе протона однако эта частица была обнаружена Чедвиком лишь в 1932 г. Чедвик показал, что при бомбардировке некоторых легких элементов, например бериллия или бора, а-частицами — атомами ионизированного Не " — возникает излучение, представляющее собой поток частиц, не имеющих электрического заряда (т. е. не отклоняющихся в магнитном или электрическом поле) масса такой частицы лишь немногим превышает массу протона. Поскольку нейтрон не заряжен, он может приближаться к другим частицам, не подвергаясь действию электростатических сил этим легко можно объяснить его проникающую способность, которая очень важна для ядерных реакций. [c.15]

В настоящее время уравнения ядерных реакций заменяются схемами. Вышеуказанная реакция может быть записана так 1 Ы[а, р]1Ю. Символ перед скобками обозначает ядро, подвергающееся бомбардировке, а после скобок ядро, получающееся в результате реакции. В скобках на первом месте указывается частица ( ядерный снаряд ), которую бомбардируют, а после запятой — образующаяся частица. То, что заключено в скобки, называется типом ядерной реакции и читается в данном случае так альфа-пэ . Заряды ядер не указываются, так как для данных ядер они имеют постоянные значения. [c.61]

При записи радиоактивного распада, а также уравнений ядерных реакций следует учитывать следующие правила сумма массовых чисел всех ядер и частиц в левой части уравнения, равна сумме массовых чисел ядер и частиц в правой части, алгебраическая сумма зарядов в левой части равняется алгебраической сумме зарядов в правой части. Отсюда вытекает правило сдвига Содди — Фаянса для радиоактивного распада. Если изотоп испускает а-частицу, то при этом образуется изотоп с массовым числом на 4 единицы меньше и номером в периодической системе на две единицы меньше, чем у исходного изотопа. Если изотоп испускает р-частицу, то при этом образуется изотоп с тем же массовым числом, но с номером в периодической системе на единицу большим, чем у исходного изотопа. При радиоактивном превращении, которое сопровождается захватом электрона ядром (так называемый /С-захват), массовое число образующегося изотопа не меняется, а номер в периодической системе становится на единицу меньше, чем у исходного изотопа. Массовое число атома указывается слева вверху относительно символа элемента, а заряд — внизу слева, например [c.221]

В ядерных реакциях, в ходе которых образуются новые химические соединения, а иногда и элементарные частицы, наблюдается сохранение и заряда и массы суммы индексов, расположенных внизу и вверху слева от символа, должны быть соответственно одинаковыми для начальных компонент и образовавшихся продуктов. Приведем примеры ядерных реакций [c.41]

Решение. При составлении уравнений ядерных реакций необходимо учитывать закон сохранения массы веществ (масса электронов при этом не учитывается). Кроме того, заряды всех частиц в левой и правой частях уравнения должны быть равны. [c.26]

Ядро атома. Ядерные реакции. Радиоактивность. Ядро атома состоит из протонов (относительная масса 1, относительный заряд +1) и нейтронов (относительная масса 1, заряд 0). Протоны и нейтроны относятся к элементарным частицам. [c.27]

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]

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ, превращения атомных ядер, обусловленные их взаимод. с другими ядрами или элементарными частицами. Обычно осуществляются при бомбардировке тяжелых ядер в-ва мишени пучками более легких ядер или частиц. В отличие от процессов рассеяния, при Я. р. изменяются состав и св-ва вступающих в р-цию ядер. Я. р. типа а + А в + В сокращенно записывают Л(а, в) В, где а — бомбардирующее ядро, А — ядро мишени, В — конечное ядро (ядро-продукт), в — вылетающая частица. Суммы массовых чисел и зарядов участвующих в Я. р. ядер в обеих частях ур-ния должны быть равны между собой. По энергиям бомбардирующих частиц условно различают Я. р. при низких (<1 МэВ), средних (1—100 МэВ) и высоких (> 100 МэВ) энергиях. Разграничивают также р-ции на легких ядрах (массовое число ядра мишени А < 50), ядрах Средней массы (50 < А < 100) и тяжелых ядрах (Л > 100). [c.725]

Верхние индексы при такой записи указывают атомную массу частицы, а нижние—ее заряд ядра (порядковый номер), причем для соблюдения законов сохранения этих свойств в любых ядерных реакциях суммы как верхних, так и нижних индексов в левой и правой частях уравнений должны совпадать между собой. [c.426]

Все эти реакции протекают самопроизвольно. Позитронный распад и захват / С-электрона встречаются гораздо реже, чем альфа- и бета-рас-пады. Почти все случаи естественной радиоактивности объясняются именно альфа- и бета-распа-дами. Уравнения приведенных выше ядерных реакций записаны в значительно упрощенном виде, так как в них не включены превращения, которые практически не сказываются на массе или заряде частиц. Однако следует указать, что при р-распаде, р -распаде и К-захвате происходит испускание особых частиц — нейтрино кроме того, как это уже было отмечено ранее, большинство ядерных реакций сопровождается испусканием гамма-излучения. Нейтрино представляет собой нейтральную частицу с ничтожно малой массой (см. табл. 24.1), и поэтому его, как и гамма-излучение, можно не включать в уравнения ядерных реакций. [c.427]

При проведении ядерных реакций вещество, называемое мишенью, бомбардируют такими частицами, как протоны, нейтроны или электроны, что приводит к изменению ядерного состава элемента-мишени. Особенно удобно использовать в качестве бомбардирующих частиц нейтроны, образующиеся в ядерном реакторе, так как они реагируют с ядрами уже при сравнительно небольших энергиях поскольку у нейтронов нет электрического заряда, они проникают в ядра мишени так же легко, как маленький шарик скатывается в воронку (рис. 24.5). Если же в качестве бомбардирующих частиц используются протоны, то они сильно отталкиваются ядерным зарядом мишени, однако в тех случаях, когда протон обладает достаточной энергией, чтобы преодолеть это отталкивание, он также может [c.431]

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]

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]

Наряду со стабильными изотопами химических элементов, существующими в природе, получено большое количество искусственных радиоактивных изотопов. Последние получают с помощью ядерных реакций — превращений атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом. При изображении уравнений ядерных реакций соблюдаются законы сохранения массы и заряда. Это означает, что [c.100]

Из определения элемента, данного на атомном уровне, следует более раннее определение этого понятия элементы — это простейшие части химических соединений, комбинирующиеся различным образом, но остающиеся практически неизменными, не считая небольших изменений некоторых (Второстепенных овойств (например, заряда частиц). Это позволяет для химических явлений постулировать закон сохранения элементов, используемый цри (символическом описании химических реакций в каждом химическом уравнении количество символов всех элементов с обеих сторон должно быть одинаковым. Этот закон верен, если исключены ядерные. процессы, при протекании котс -рых меняется число протонов в ядре. Происходящее при этом превращение элементов относится к области ядерной химии. [c.344]

При налисании уравнений ядерных реакций учитывают, что при потере ядром а-частицы массовое число (Е + М) уменьшается на 4, а заряд ядра (2) уменьшается на 2 при испускании /3-частицы Е увеличивается на, 1, а. Е + N остается постоянным. Уравнения ядерных реакций должны удовлетворять правилу равенства массовых чисел, а также зарядов исходных веществ и продуктов реакции. [c.95]

Спонтанное (самопроизвольное) деление представляет собой самопроизвольный распад тяжелых ядер на два (редко три или четыре) осколка —ядра элементов середины Периодической системы. При этом испускается несколько нейтронов. Деление тяжелых ядер сопровождается выделением огромной энергии (оьоло 200 МэВ), во много раз превосходящей энергию других ядерных реакций. Расчеты показывают, что спонтанное деление становится энергетически выгодным уже примерно при 2=50. У всех изотопов природных тяжелых элементов процесс спонтанного деления происходит очень редко. Например, для ядра распад может происходить с выделением а-частицы или путем спонтанного деления. Но последний процесс во много раз менее вероятен. С ростом Z у искусственных тяжелых элементов спонтанное деление становится главным, а иногда единственным из наблюдавшихся до сих пор видов распада. Ядра-осколки при делении одного сорта атомов, как правило, представляют собой изотопы различных элементов. Наиболее часто про-1 сходят процессы несимметричного деления, при котором заряд и масса осколков соответствуют 40 и 60% от заряда и массы исходного ядра. Тяжелое материнское ядро характеризуется сравнительно с дочерними большим содержанием нейтронов поэтому осколки деления обычно являются 3-излучающими, а само деление сопровождается выделением нейтронов. [c.399]

Протоны и дейтероны, обладая меньшим зарядом, характеризуются большей способностью производить ядерные расщепления, чем а-частнцы. Но особо эффективными частицами для осуществления многих ядерных реакций оказались нейтроны. Не имея заряда, нейтроны легче заряженных частиц проникают в ядро. При этом более эффективными часто оказывались не быспрые, а медленные, или тепловые нейтроны. Такие нейтроны не отталкиваются при приближении к ядрам и особенно легко в них проникают. [c.417]

Более употребительна краткая запись ядерных реакций. Вначале записывают химический знак исходного ядра, затем (в скобках) кратко обозначают частицу, вызвавшую реакцию, и частицу, образовавшуюся в результате реакции, после чего ставят химический знак конечного ядра. При этом у символов исходного и конечного ядер обычно проставляют только массовые числа, так как заряды ядер легко определить по периодической системе Д. И. Ме делсева. Сокращенная запись предыдущих ядерных реакций следующая [c.68]

В результате фундаментальных исследований в области развития учения о строении атомов химических элементов были открыты и количественно охарактеризованы элементарные частицы, обладающие массой покоя,— электроны, протоны и нейтроны. В 1891 г. английским физиком Дж. Стонеем был введен термин электрон, обозначавший единичный электрический заряд, а в 1897 г. Дж. Томсон, изучая катодное излучение в трубке Крукса, доказал, что оно представляет собой поток отрицательно заряженных частиц. Б 1909 г. Р. Малликен установил заряд электрона, равный 1,60210-10 Кл (масса электрона 9,1091 10" кг, размер 10 м). Каналовое излучение в аналогичных опытах представляло, как было установлено немецким физиком Е. Гольдштейном (1886), потоки положительно заряженных частиц, заряды которых были кратны заряду электрона или равны ему, но противоположны по знаку, а масса совпадала с массой атома водорода (1,67252-10 кг). Эти частицы были названы протонами (Дж. Томсон, В. Вин). В 1932 г. Дж. Чедвик при изучении ядерных реакций открыл нейтральную частицу с массой 1,67474-10 кг, которая была названа нейтроном. [c.189]

В данном курсе строение ядер атомов п ядерные реакции не рассматриваются. Одмако необходимо отметить, что число зарядов ядра обусловлено числом протонов в ядре. Протон — это ядро легкого изотопа водорода, положительный заряд которого численно совпадает с зарядом электрона, а масса его 1,00728 у. е.. т. е. в 1837 раз больше массы электрона. В ядрах других атомов, в том числе в ядрах изотопов водорода (дейтерия и трития), есть еще нейтроны — частицы с нулевым зарядом и массой 1,00867 у. е. Изотопы — это атомы одного и того же химического элемента, имеющие одно и то же число протонов в ядре, но различное число нейтронов, вследствие чего массы изотопов различны, а заряды их ядер одинаковы. Отсюда под химическим элементом понимают совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и с одинаковым числом электронов, окружающих ядро. Почти все элементы являются плеядами изотопов. Получено много изотопов легких элементов, обладающих радиоактивными свойствами. Такие изотопы ( С, Со, и др.), меченые атомы , играют больщую роль в исследованиях диффузии в металлах и полупроводниках, в выявлении дефектов строения их, в изучении химических реакций и процессов, происходящих в живом организме, и т. д. [c.68]

В ядерных реакциях сумма массовых чисел и сумма ядерных зарядов исходных частиц должна равняться соответственно сумме массовых шсел и сумме ядерных зарядов получающихся частиц. Исходя из этого. Найдем, что массовое число получаемого изотопа будет 4+14—1=17, а ядерный заряд 2+7—1 = 8. Значит, это изотоп кислорода О. [c.98]

ПРОТОН, элементарная частица, служащая ядром атома водорода и составной частью всех атомных ядер. Число П. в ядре характеризует порядковый номер хим. элемента. П. имеет положит, элементарный электрич. заряд массу покоя, равную 1,67 10 г спин, равный /з (в единицах постоянной Планка) магн. момент, равный 2,79 ядерного магнетона. Принадлежит к адронам (см. Элементарные частицы) и участвует во всех типах взаимодействий. П., по-видимому, стабилен, он является самым легким из ба-рионов. Ускоренные до высоких энергий П. широко использ. для осуществления ядерных реакций и получения пучков нестаб. частиц. [c.484]

Цепные реакции — химические и ядерные реакции, в которых появление активной частицы (свободного радикала или атома в химических, нейтрона в ядерных процессах) вызывает большое число (цепь) последовательных превращений неактивных молекул или ядер. Свободные радикалы или атомы в отличие от молекул обладают свободными ненасыщенными валентностями (непарным электроном), что приводит к легкому нх взаимодействию с исходными молекулами. Прн первом же столкновении свободного ради кала (R ) с молекулой происходит р азрыв одной из валентных связей последней, и, таким образом, в результате реакции образуется новая химическая связь и HOBiiin свободный радикал, который в свою очередь реагирует с другой молекулой — происходит цепная реакция. В ядерных Ц. р. активными частицами являются нейтроны, так как они, не обладая зарядом, беспрепятственно сталкиваются с ядрами атомов и вызывают ядерпуюреакцию (деление ядер). КЦ. р. (в химии) относятся процессы окисления (горение, взрыв), крекинга, полимеризации и др., широко применяющиеся в химической и нефтяной промышленности. Изучение Ц. р. ядерной физики имеет большое значение для использования атомной энергии. Церезин — очищенный озокерит. [c.153]

Наиболее обширную информацию о строении ядер, ядерных силах, сечениях взаимодействия и ядерных реакциях получают, исследуя спектры частиц, возникающих в ядерных процессах. Под спектром излучения понимают распределение величины Ф, которая обычно является интегральным или дифференциальным потоком (или плотностью потока) ядерных частиц, по не-которьт параметрам д ,. Ф(хи Х2,. .., х ). Параметрами X, могут быть энергия, скорость, заряд, угол вылета частицы и т. п. [c.95]

Для осуществления приведенной реакции взаимодействующие частицы должны обладать достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть кулоновскую силу отталкивания их зарядов. Поэтому для инициирования термоядерного взрыва ядерные устройства снабжаются запалом в виде атомной бомбы, которая находится внутри оболочки из дейтерида лития ( H Li). В такой бомбе часть нейтронов, гюлучающихся при делении или Ри, используется в реакции [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология