Лекция 1

Леонидовна

атомных ядер, при котором происходит испускание α -, β -,

γ- лучей.

В 1897 г. Томсон исследуя свойства катодных лучей открыл электрон.


В 1909 г. Резерфорд, исследуя рассеяние α – частиц открыл атомное ядро.

Резерфорд в 1911 предложил планетарную модель атома.

В 1913 году Бор, исходя из планетарной модели Резерфорда, разработал первую квантовую теорию атома.

проникающей способностью.

В 1932 году Чедвик и супруги Кюри

показали, что поток частиц, не имеющих электрического заряда и обладающих массой, почти равной массе протона это нейтроны.

В том же году структура ядра была предложена учеником Резерфорда Гедвиком.

Первый ядерный реактор был построен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми.

У нас в 1946 г. (И.В. Курчатов).

нейтральных нейтронов.

зарядовых состояния одной частицы-нуклона .

Протон является протонным состоянием нуклона

с зарядом + ,

нейтрон — его нейтронным состоянием с нулевым зарядом.

ядром в атоме. Число протонов численно равно порядковому номеру элемента,

обозначается буквой Z.


Число нейтронов → N.


Общее число протонов и нейтронов А = Z + N называется массовым числом и приблизительно определяет массу ядра.


Конкретное ядро с определенными Z и A называют нуклидом.

нейтронов N = А - Z –химически неразличимы.
Ядра с одинаковыми

А, но разными Z называются изобарами.

~ 0,5.

С ростом Z число нейтронов > числа протонов,

Z/A = 0,39 для урана.

Если соотношение числа нейтронов или протонов отличается от устойчивого, ядра испытывают радиоактивный распад.

в природе, остальные получены искусственным путем.

Область стабильных заканчивается висмутом

(Z = 83).

До урана (Z = 92) → радиоактивные ядра, существующие в природе, а при > Z - ядра, полученные искусственно (трансурановые элементы).

процесс распада → спонтанное деление. Для U-238 Т1/2 для спонтанного

деления ~ 1016 лет, а для 258100Fm (изотоп фермия) - доли секунды.


За областью нестабильности при больших Z и N предполагается наличие “островов стабильности”.



В тяжелых ядрах
магическими могут о
казаться числа
114 протонов и 184 нейтрона.

Протонно - нейтронная диаграмма

М характеризует энергию связи нуклонов в ядре.

М = (Z mp

+ (A - Z)mn) – Mя

М, выраженная в энергетических единицах (по соотношению Эйнштейна E = mc2), называется энергией связи.

E связи = М с2


Это выражение универсально и относится к любым связанным системам.

Масса атома < суммы масс ядра и всех электронов. Энергия связи электрона (одного, а не всех) в атоме ~ 10 эВ.
Масса молекулы < суммы масс составляющих молекулу атомов. Энергия связи ~ 1 эВ. Видно, что в случае атомов и молекул разность масс мала.


Энергия связи нуклонов в ядре в миллионы раз больше и разность масс может быть измерена с высокой точностью многими методами.

массы углерода 12С (или 1/16 кислорода).

А.е.м. в граммах численно

равна обратной величине числа Авогадро. 1 а.е.м. = 1/NA = 1/6,025*1023 = 1,66*10-24 г.

В энергетических единицах 1 а.е.м. = 931,481 МэВ.


При определении массы ядра в атомных единицах массы пренебрегают различием масс протона и нейтрона.

Истинная масса ядра отличается
от массы в а.е.м. Разность этих величин называют дефектом массы.

Дефект массы отличен от нуля для протона и нейтрона.

Дефект массы < 0,1% от массы ядра и только для легких ядер ~ 1%.

В таблицах приводятся не массы ядер, а именно дефект массы.

нуклоны. Она отличается от Е для вылета одной частицы или

развала более тяжелого ядра на легкие ядра.

Е отрыва нуклона < E связи, может быть даже < E возбуждения ядра (тогда возбужденное ядро может испускать нуклон, протон или нейтрон, в зависимости от того какие частицы в ядре находятся в избытке).


Для сравнения между собой различных ядер →удельная энергия связи ядра (отношение полной E связи к числу нуклонов А.
= E связи/А

Чем > , тем прочнее ядро. Для урана,  =7,6 МэВ.

на один нуклон.
Для урана средняя энергия связи равна приблизительно 7,6

МэВ.

Если уран делится на два равных ядра с массовыми числами А около 119, то средняя энергия связи на нуклон будет около 8,5 МэВ.

Таким образом, на один нуклон в процессе деления ядра урана → 0,9 МэВ.

Полная энергия, выделяемая на один атом урана равна: 0,9МэВ·235 = 212МэВ.

связи, а, значит, энергия будет выделяться → ядерная энергетика.





Если

слить легкие ядра, то и в этом случае будет выделяться энергия → термоядерная энергетика.

Na2U2O7),

производство гексафторида урана UF6 и его обогащение ураном-235,

изготовление

топлива для ядерных реакторов,

сжигание топлива в реакторах, производство тепловой и электроэнергии,

переработку отработанного ядерного топлива (ОЯТ)

обращение с радиоактивными отходами.

лет), 235U (0,7 %, T1/2 ~7×108 лет) и 234U (0,005 %, T1/2 ~ 2×105

лет).

Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами 238U и 234U, в равновесии их удельные активности равны.

Удельная активность изотопа 235U в природном уране в 21 раз меньше активности 238U.
234U: 235U : 238U = 0,0054 : 0,711 : 99,283.

редкоземельных минералах (ортит, сфен CaTiO3[SiO4], монацит (La,Ce)PO4, циркон ZrSiO4, ксенотим

YPO4 и др.).
Важнейшими урановыми рудами являются настуран (урановая смолка), уранинит и карнотит.
Основными минералами — спутниками урана являются молибденит MoS2, галенит PbS, кварц SiO2, кальцит CaCO3, гидромусковит и др.
Россия по запасам урана, с учетом резервных месторождений, занимает третье место в мире (после Австралии и Казахстана).
63 % их сосредоточено в Республике Саха (Якутия), еще Читинская область, Курганская область, Республика Бурятия, Кроме того, выявлено и оценено множество более мелких урановых месторождений (Малиновское-Кузбасс)

под действием нейтронов. Впервые осуществлена в 1942 году в США

(Э. Ферми). У нас в 1946 г. (И.В. Курчатов).

Самоподдерживающаяся реакция с размножением нейтронов (2-3 нейтрона на деление) идет только на уране –235.

В качестве топлива используется, как правило, обогащенный уран Обогащенный уран, это смесь из урана –238 и 235 (2-3%). Уран-238 нужен для поглощения избыточных нейтронов, иначе взрыв.

Топливо→альфа излучатели, особых радиационных проблем не создает. Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) обладает значительной активностью.

Часть ОЯТ поступает на переработку, часть относится к высокоактивным отходам.

активной зоне размещен замедлитель (графитовые бруски) или вода. Замедлитель предназначен

для уменьшения кинетической энергии нейтронов до величины порядка 1 эВ.

Для охлаждения реактора используется теплоноситель, циркулирующий через активную зону.

В зависимости от энергии нейтронов различают реактора на тепловых, промежуточных и быстрых нейтронах.

Плотность потока нейтронов в активной зоне (АЗ) реактора варьируется от 106 до 1015 н/см2*с в зависимости от мощности реактора, а МЭД от 10 до 107 Р/с.

Кроме этого в АЗ есть осколки деления Их пробеги в конструкционных материалах < 10 мкм, и вне АЗ их нет.

методы их компактирования: выпаривание жидких, сжигание твердых горючих или прессование

твердых негорючих отходов.

Высокоактивные жидкие отходы (с активностью выше 1 Ки/л или 0,1 Ки/кг) перед захоронением отверждают (кондиционируют) посредством цементирования, битумирования, остекловывания. Требуется консервация отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Лучший способ →остеклование (витрификация).

Такое состояние отходов должно оставаться неизменным в течение многих тысяч лет. →(Радиационная физика, радиационная стойкость материалов).

Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы могут образовать металлические фазы отдельно от стекла.

В 1989 и 1992 годах Франция ввела в строй коммерческие заводы по витрификации высокоактивных РАО.

подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года.

Существует

проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются Австралия и Россия.

Проект под названием «Remix & Return» (Перемешивание и возврат), суть которого состоит в том, что высокоактивные РАО, смешивают с отходами из урановых рудников и обогатительных фабрик до первоначального уровня радиоактивности урановой руды, а затем помещают в пустые рудники.

Наши шахты довольно перспективны

другие в результате радиоактивного распада либо ядерных реакций.

Нарабатываемые изотопы- цезий-137,

стронций-90, технеций-99 и др.→ используются в медицине и др.

являются источником облучения населения на прилегающих к станциям территориях.

В

выбросах ТЭС опасны бензопирен, сернистый газ, окислы азота, ртуть, свинец.

Средние индивидуальные дозы облучения в районе расположения ТЭС выше, чем рядом с реакторами.
Отходы!
Аварийность!

и дать числу нейтронов нарастать, система приходит в сверхкритическое состояние

и способна к взрыву.


Расход делящегося материала на одну бомбу (критическая масса) составляет для урана порядка 20 кг, а для плутония порядка 5 кг.


Полная доза излучения складывается из доз мгновенного, осколочного и захватного излучений. Через 1 мин. после взрыва в атмосфере дозы осколочного и захватного излучений в 100 раз > мгновенной.

Кроме γ излучения при взрыве образуется Х (рентгеновское излучение), представляющее собой излучение плазмы с Т~10 млн. градусов.

В центре взрыва возникает огромная температура и давление, вещество превращается в плазму и разлетается, теряется сверхкритичность и выделение энергии прекращается.

Для цепной реакции деления температура в общем роли не играет.

на заряженных частицах (изотопах водорода) температура очень существенна.

Для того,

чтобы вещество прореагировало необходимо удержать его в высокотемпературном состоянии определенное время.

Это чаще всего достигается
при помощи атомной бомбы
окруженной гидридом лития,
служащей детонатором.

Нейтроны поглощаются
гидридом лития с
образованием трития.
Тритий вступает в реакцию
с дейтерием с выделением
нейтронов и т. д.

Сочетание термоядерного
вещества с делящимся
является оптимальным
для энерговыделения
системы в целом.

первый - 1954-1958 годы, когда взрывы проводили Великобритания, США и

СССР, и второй до 1963 г. когда их проводили в основном Соединенные Штаты и Советский Союз).

В 1963 году был подписан Договор об
ограничении испытаний ядерного оружия,
обязывающий не проводить испытания
в атмосфере, под водой и в космосе.

С тех пор ядерные испытания были локализованы на основных пяти ядерных полигонах мира: Невадском( США и Великобритания), Лобнорском (Китай), Новоземельском и Семипалатинском( СССР) и полигоне Тихоокеанского экспериментального центра на коралловых атоллах в Полинезии( Франция).

подземных ядерных взрывов, в т. ч. в РФ 89 .

Вероятнее всего эта цифра занижена.

Первый подземный взрыв СССР в мирных целях был проведен 15.01.65г. Территория была загрязнена радиоактивными веществами, грязепылевое облако ушло на Семипалатинскую область и Алтайский край и создалась угроза выноса радионуклидов паводковыми водами в Иртыш.

Некоторые ПЯВ, проведенные в Ямало-Ненецком национальном округе и взрывы на Новоземельского полигона, привели к сильному осложнению радиационной обстановки на северных территориях.

Кемеровская область: один взрыв 1984г.

В 1993 г. в СНГ все подземные ядерные эксперименты заморожены, не осуществлены 9 проектов, планировавшихся на 1989-1990 гг. Последний мирный взрыв был произведен в Тюменской области в 1988 г., по др. данным - в 1989 г., а военный - в 1990.

в реку Теча было сброшено 76 млн м3 жидких РАО

с активностью до 3 Мки. 1957 г. — взрыв хранилища радиоактивных отходов в городе Кыштым Челябинской области. Переселено 10 тыс. человек.

Озеро Карачай, 1967г. Вторичный ветровой разнос высохшего радиоактивного ила на расстояние 50-75 км.

1957г., 8 октября, Уиндскейл (Англия). Во время профилактических работ на одном из реакторов АЭС произошла авария, вызванная пожаром на реакторе. На дне реактора и по сей день лежит около 1700т ядерного топлива. В атмосферу было выброшено значительное количество радиоизотопов: йода-131, рутения-103, площадь загрязнения составила 500км2, образовалось облако, часть которого достигло Норвегии, а другая часть двигалась до Вены. Последствия аварии тщательно скрывались. Никаких мер по оповещению людей и их эвакуации из зоны загрязнения не производилось

1979г., 28 марта, атомная электростанции “Три Майл Айленд” штат Пенсильвания (США). На втором блоке произошла авария. Из-за резкого перегрева реакторной зоны в помещение реакторного зала было выброшено большое количество радионуклидов. Площадь загрязнения составила 15км2. Почти 10т радиоактивного материала вышли за пределы активной зоны. Произошел выброс в атмосферу. Ликвидация последствий аварии длилась до 1994 года. Затраты составили 5 млрд. долларов. Это крупнейшая ядерная авария в американской ядерной энергетике.

1986 г. – Чернобыль

2011г.- (Япония) Фукусима-1

(Англия). Результат аварии — радиоактивное загрязнение территории Англии и Западной

Европы.
1957 г. — взрыв хранилища радиоактивных отходов в городе Кыштым Челябинской области. Переселено в другие места 10 тыс. человек.
1961 г. — авария на ядерном реакторе в штате Айдахо (США).
1966 г. — расплавление сердечника реактора Энрико Ферми в штате Мичиган (США).
1969 г. — авария в системе охлаждения подземного реактора в Швейцарии. Выброс радиоактивных изотопов, загрязнение территории.
1971 г. — авария на реакторе в штате Миннесота (США). В реку Миссисипи попало около 200 тыс. литров радиоактивной воды, часть ее затем — в систему водоснабжения.
1975 г. — пожар на реакторе в штате Алабама (США) ущерб 10 млн. долларов.
1979 г. — авария на реакторе "Тримайл-Айленд". Ликвидация последствий аварии длилась до 1994 года. Затраты составили 5 млрд. долларов. Это крупнейшая ядерная авария в американской ядерной энергетике.
1981 г. — загрязнение территории радиоактивной водой на заводе в штате Теннесси (США).
1981 г. — авария на атомной станции в Цуруге (Япония).
1983 г. — авария на реакторе вблизи Торонто (Канада).
1986 г. - Чернобыль
1986 г. — радиоактивный выброс на реакторе в Северный Рейн-Вестфалия (ФРГ).
1988 г. — пожар на АЭС в Фатуба (Япония).
2011г.- (Япония) Фукусима-1

4-ом блоке Чернобыльской АЭС последовали один за другим два взрыва,

которые разрушили перекрытия, сорвали крышу со здания реактора, открыв его активную зону и выбросив в атмосферу большое количество уранового топлива, трансурановых элементов, продуктов деления, бетон, графит. Возник пожар. Радиоактивные вещества достигли высоты 1,8 км и начали перемещаться с воздушными потоками.

Во внешнюю среду поступило радиоактивных веществ общей активностью около 1019 Бк, в том числе 60% в виде радиоактивных благородных газов. Было выброшено 50-60% йода и 30-35% цезия, содержащихся в реакторе. 7 уровень.

Загрязнение территории йодом-131 обусловило большие дозы облучения щитовидной железы у людей, что привело в последующем к значительному увеличению ее патологии.

28 апреля прошли дожди, носившие ливневый характер. С 29 апреля

переместившиеся в северном направлении воздушные массы с радиоактивными выбросами, в связи со сменой направления движения воздушных потоков, начали перемещаться из Прибалтики на Беларусь. Такой перенос воздушных потоков сохранялся до 6 мая. С 8 мая произошло повторное изменение направления движения воздушных масс и их траектория вновь проходила в северном направлении.
Метеорологические условия движения радиоактивно загрязненных воздушных масс с 26 апреля по 10 мая 1986 года в совокупности с дождями определили масштабность радиоактивного загрязнения Беларуси, где выпало около 2/3 активных ве­ществ.
Повышение радиоактивности в результате катастрофы на ЧАЭС зарегистрировано на расстоянии десятка тысяч километров. На начальном этапе основной вклад в загрязнение природной среды и формирова­ние дозовых нагрузок на население оказали цезий-137 (период полурас­пада 30 лет), стронций-90 (29 лет), плутоний-238 (88 лет), плутоний-239 (24000 лет), плутоний-240 (6537 лет), плутоний-241 (14,4года), цезий-134 (2 года), цезий-144 (284суток), рутений-106 (368 суток), йод-131, -132, -133, -135 (до 8 суток), лантан-140 (40 часов), нептуний-239 (2 суток), барий-140 (13 суток), молибден-99 (66 часов), стронций-89 (50 суток) и еще около 20 радионуклидов с короткими периодами полураспада.
Уровни радиационного загрязнения короткоживущими радионуклидами йода во многих регионах Беларусии были настолько велики, что вызванное ими облучение миллионов людей квалифицируется специалистами как период "йодного удара". Поскольку прямые измерения йода в первые дни после катастрофы детально не были произведены, учеными и специалистами республики выполнена реконструкция распределения йода-131 на территории Беларуси по состоянию на 10 мая 1986 г.
Загрязнение территории йодом-131 обусловило большие дозы облучения щитовидной железы у людей, что привело в последующем к значительному увеличению ее патологии. При оценках величины полученной дозы населением, проживающим на загрязненных территориях, лицами, эвакуированными из зоны отселения и ликвидаторами, необходимо учитывать вклад таких короткоживущих радионуклидов, как молибден, технеций, лантан, барий, благородные газы (ксенон, криптон).

см слое почвы и проникновение стронция-90 в более глубокие слои.

Миграционная способность америция-241, являющегося дочерним продуктом распада плутония-241, выше, чем плутония.

Значительное заглубление плутония объясняется тем, что при его освобождении от разрушающихся "горячих" частиц, существенно увеличивается миграционная способность.

Формирование радиоактивного загрязнения определялось содержанием пыли в приземном слое атмосферы и ее удельной активностью

землетрясения в Японии произошла радиационная авария по заявлению японских авторитетных

лиц — 4-го уровня в момент начала аварии по шкале INES. Впоследствии степень тяжести аварии был повышена до 5 уровня (18 марта), а затем 12 апреля до 7 уровня.

Выбросы радиоактивных элементов на АЭС «Фукусима-1″ в Японии в первые четыре дня составили 50%- 10% по разным оценкам от аналогичного показателя при аварии на Чернобыльской атомной станции .

На ЧАЭС выброс радиоактивных элементов произошел почти мгновенно, а на «Фукусиме-1″ он был плавным.

Ликвидация последствий аварии продолжается. По планам компании ТЕРСО, над первым, третьим и четвертым блоками должны появиться защитные бетонные саркофаги, которые должны воспрепятствовать утечкам радиации в атмосферу. Радиоактивные вещества АЭС «Фукусима-1″ были зафиксированы в США и Исландии, Китае и нами.

в атмосфере и под водой
При работе предприятий ядерного цикла в

результате газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов.

лет, Eβmax = 0,155 Мэв; максимальный пробег электронов в воздухе

23 мм, а живой ткани 0,38 мм.

Образуются под действием космического излучения в атмосфере.
Однако на содержание 14C в биосфере (его концентрацию) влияет интенсивная производственно-хозяйственная деятельность человека.
Во-первых, в результате масштабного сжигания ископаемого органического топлива в атмосферу выбрасываются окислы углерода, в которых содержание 14C понижено. Это приводит к разбавлению в атмосфере 14C стабильным 12C.
Во-вторых, в результате ядерных взрывов в атмосферу поступает искусственный 14C. В 60-х годах содержание 14C в атмосфере увеличилось примерно в 2 раза.
В третьих, в результате выбросов и сбросов предприятий ядерного топливного цикла (АЭС и регенерационных заводов). На расстояниях 1 – 2 км от них содержание 14C в некоторых областях экосферы в 2 и более раз превышает его фоновое содержание.
Существенное значение имеет и эффект изменения химического состава молекул при распаде 14C – так называемая трансмутация (превращение) атомов углерода в атомы азота. При трансмутаци углерода в молекуле ДНК происходит генная мутация, которая обратима с трудом или совсем необратима.

нитратов и радиации увеличивает токсичность нитратов почти в 8 раз.

В этих условиях проблема экологически чистых продуктов питания и питьевой воды становится особо актуальной.

= 1,4*10-13 см

Объем ядра пропорционален А (массовое число), а

плотность не зависит от А, т.е. для различных ядер оказывается практически одинаковой и равной ~ 2 *1014 г/см3.

связанные с движением. По аналогии с движением электронов в атоме

эти моменты называют орбитальными.

Спин нуклона + его орбитальный момент в соответствии с квантовыми правилами сложения моментов→ полный момент количества движения нуклона j, который может быть равен либо l + 1/2, либо l - 1/2 (в единицах h/2).

Σ полных механических моментов нуклонов →механический момент ядра J.

Полный момент отдельного нуклона является полуцелым, ядра с четным числом нуклонов имеют целый механический момент, а ядра с нечетным число - полуцелый.

Например, спин -частицы (ядра гелия) равен нулю, спин ядра 40К - 4, 137Cs - 7/2.

Способ суммирования моментов называется спин-орбитальная связь.

ядре не происходит пространственного разделения протонной (заряженной) и нейтронной (нейтральной)

компонент и центр распределения заряда совпадает с центром тяжести ядра, поэтому дипольный момент ядра равен нулю.

В сферически симметричных ядрах равен нулю и квадрупольный момент.

Однако в несферических ядрах квадрупольный момент отличен от нуля. Для ядра в форме вытянутого вдоль спина эллипсоида вращения квадрупольный момент +, а для ядра сплюснутого -.

и орбитального магнитного моментов.

Можно было бы ожидать, что ядерный магнетон

будет меньше электронного (магнетона Бора) во столько раз, во сколько раз масса электрона меньше массы протона.

Есть отличие магнитных моментов нуклонов от ожидаемых из элементарных соображений, что свидетельствует о неэлементарности нуклонов.

этими силами, называется сильным взаимодействием (ядерным или цветным). Ядерные силы

отличаются электромагнитных и гравитационных сил.

Короткодействующие, имеют характер притяжения, не зависят от электрических зарядов частиц, сильнее кулоновских сил отталкивания протонов, которые стараются разорвать ядро.

Характер этих сил определяет соотношение n и p в ядре и максимальное число нуклонов в ядре.

интенсивность.

в) Ядерные силы имеют характер притяжения, что и определяет

существование стабильных ядер.

г) Ядерные силы не зависят от электрических зарядов частиц.

д) Ядерные силы имеют свойство насыщения. Аналогичное свойство насыщения характерно для химической связи, что определяется обменным характером взаимодействия.

е) Ядерные силы зависят от ориентации спинов.

ж) Ядерные силы между нуклонами - это остаточный эффект более мощного взаимодействия между кварками, из которых построены нуклоны.

поля – электромагнитное и гравитационное.


Гравитационное поле является главным, определяющим в

явлениях космических масштабов. Существует только гравитационное протяжение и не существует отталкивания. ГП сравнительно медленно убывает с расстоянием.


Электромагнитное поле определяет связь электрона с атомными ядрами, т.е. существование атомов, и их физические (кроме массы) и физико-химические свойства, осуществляет химическую связь атомов в молекулах, обеспечивает существование жидких и твердых тел за счет притяжения молекул, создает трение. Можно сказать, что мы живем в мире, где преимущественно господствует электромагнитные силы.

определяющие сильное и слабое взаимодействие элементарных частиц.

Слабые взаимодействия впервые

наблюдались при β – распаде ядер (превращения протонов и нейтронов в ядре).

Сильное взаимодействие определяет энергию связи частиц ядра (нейтронов и протонов), а также взаимодействие друг с другом кварков.

гравитационного ~ 10-38.

Кроме величины интенсивности, взаимодействия характеризуются радиусом

действия.

Для электромагнитного и гравитационного этот радиус стремится к бесконечности
Для сильного и слабого малый радиус действия приводит к тому, что внутриядерные силы любой интенсивности не обнаруживаются вне ядер

могут существовать в свободном виде→лептоны. Партнером электрона является позитрон; мюон

– антимюон, нейтрино – антинейтрино.

Вторая -экспериментально наблюдаемые сильно взаимодействующие частицы – адроны. Открыто несколько сотен и они стали подразделяется на подсемейства. Они не являются элементарными, а содержат кварки.

Кварки и лептоны, считаются в настоящее время элементарными частицами.

Для рождения пары электрон – позитрон необходимо затратить энергию 2mе*с2,

где mе – масса электрона, с – скорость света. При уничтожении электрона и позитрона выделяется энергия, равная 2mе*с2.

Распад π+ мезона

частицы, а построены из кварков.

Протон состоит из одного "down"

и двух "up" кварков, нейтрон состоит из одного "up" и двух "down" кварков.

У каждого кварка 3 состояния, эти состояния называют цветовыми: синее, красное, желтое (обозначается соответственно 1, 2 и 3).
Тогда составная формула протона будет иметь вид: P = (U1U2d3), а нейтрона: n = (d1d2U3)

Взаимодействие кварков друг с другом происходит путем обмена глюонами. Глюоны не имеют массы, но имеют электрический заряд и цвет. Как известно, переносчики электромагнитного взаимодействия - фотоны, незаряжены, а глюоны несут цвет, в этом их различие.

Особые свойства глюонов, приводят к тому, что силы, связывающие кварки в нуклоне растут с ростом расстояния между ними, поэтому вырвать кварки из нуклона невозможно.

то, что они несут часть заряда электрона (заряд электрона е

= 1,6·10-19 Кулона). Заряд кварка может быть 1/3 е или 2/3 е.

В отличие от кварков лептоны несут целый "элементарный" заряд е. Электроны являются "членом" семейства лептонов. Другими членами семейства лептонов являются мюоны, тау-лептон, открытый в 1976 г., и три типа нейтрино.

осуществляется взаимодействие между частицами, входящими в состав ядер атома.

дробный электрический заряд, цветность и специфические характеристики.

Окружающий мир построен из

кварков двух ароматов. Они обозначаются буквами u (upper - верхний) и d (down - нижний). Кварк u имеет электрический заряд равный (+ 2/3), а кварк d (-1/3). Оба кварка имеют спин 1/2.

Кроме кварков существуют антикварки, имеющие противоположный по знаку электрический заряд.
Каждый нуклон построен из трех кварков. Структура протона (uud), а структура нейтрона (udd). Мезоны построены из пары кварк-антикварк, например, + (u-d), а  - (d-u).

Каждый из кварков представлен тремя разновидностями, квантовыми числами, получившими название “цвет”. Другими словами кварк обладает цветовым зарядом. Именно цветовой заряд кварка определяет его сильное взаимодействие с другими кварками, подобно тому, как электрический заряд электрона и протона определяет их электромагнитное взаимодействие.

между частицами, входящими в состав ядер атома.

В сильном

поле внутри нуклона в непосредственной близости от других кварков один рождает пару кварк - антикварк, которая является пионом. Время жизни пиона позволяет ему долететь до соседнего нуклона, где в сильном поле он снова выступает как пара кварк - антикварк.

Теория, объясняющая связь цветных кварков посредством обмена глюонами называется квантовой хромодинамикой.

астрофизическим представлениям, дальнейшее развитие Вселенной
В 1929 году американский астроном Э.

Хаббл в итоге многолетних астрофизических наблюдений открыл расширение окружающего нас мира галактик, открыл расширение Вселенной, подтверждающие правильность выводов А.А. Фридмана. В 1946 – 48 годах появилась теория горячей Вселенной Г. Гамова, согласно которой в начале расширения вещество характеризовалось огромной температурой.
С момента Большого взрыва, началась эволюция Вселенной посредством расширения.
Образование атомов вещества началось в эпоху рекомбинации, т.е. пострадиационую эру.