Ядерные реакции

элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением

вторичных частиц или γ-квантов. В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях.

Символически реакции записываются в виде:
 

A + X → Y +b

В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (и массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (и сумме массовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции. Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

энергии).
Энергетическим выходом ядерной реакции или энергией реакции Q называется разность

кинетических энергий конечного и начального состояний частиц, участвующих в ядерной реакции:

Q=E'k-Ek.

Если реакция идет с выделением кинетической энергии, то Q>0 и реакция называется экзотермической.
Если реакция идет с поглощением кинетической энергии, то Q<0 и реакция называется эндотермической.

Q=(ml + m2—т3—т4)с2

Бомбардируя ядра азота альфа-частицами, он получил вместо азота кислород:
В этой

реакции впервые было осуществлено искусственное превращение одного химического элемента в другой. Рассказывают, что Резерфорд был настолько поглощен исследованиями этого превращения, что даже опоздал как-то на важное заседание Комитета по военным разработкам. Объясняя свою задержку, он сказал:

«Я был занят исследованиями, которые, как мне кажется, могут привести к искусственному расщеплению атома. Если это действительно так, то подобное исследование неизмеримо важнее, чем война!»

водорода






Отсюда Резерфорд заключил, что

оно является составной частью сложных ядер и может считаться новой элементарной частицей. Эту частицу сначала хотели назвать «бароном» (от греч. «барос» — тяжесть), но более подходящим оказалось название «протон», ко­торое было предложено Резерфордом в 1920 г. С одной стороны, оно происходило от греч. «протос» — первый, первичный, а с другой стороны, по замыслу Резерфорда, напоминало фамилию английского ученого У. Проута, который еще в 1815 г. выдвинул гипотезу о том, что атомы водорода входят в состав всех остальных атомов.

г. Автором этого открытия считается английский физик Дж. Чедвик, хотя

ядерная реакция, в которой впервые проявился нейтрон, а именно
наблюдалась за два года до этого немецкими физиками В. Боте и Г. Бекером. Именно они впервые заметили, что в результате облучения бериллия альфа-частицами возникает какое-то нейтральное излучение. Однако Боте и Бекер приняли его за гамма-излучение, и лишь Чедвик убедительно показал, что это новые частицы с нулевым электрическим зарядом. Поскольку это были нейтральные частицы, их решили назвать нейтронами (от лат. neuter— ни тот ни другой).

«Коронация» нейтрона произошла 28 апреля 1932 г. в Лондонском королевском обществе. Резерфорд сказал: «Если гипотеза о нейтронах будет подтверждена далее, то они будут иметь большое влияние на наше понимание образования ядра и его состава».

в недрах звезд)

и ускорители заряженных час­тиц. Полученный от того или иного источника

пучок частиц направ­ляют на определенный блок вещества, называемый мишенью. В ре­зультате взаимодействия налетающих частиц с ядрами мишени возникают новые частицы. Для того чтобы их зарегистрировать, при­меняют специальные устройства, называемые детекторами частиц.

Различают два основных класса детекторов:

В счетчиках прохождение частицы вызывает появление электрического импульса. Это позволяет вести счет частиц, а также измерять некоторые их характеристики.

трековые детекторы позволяют визуально наблюдать или фиксировать фотографическими и электрон­ными методами треки частиц — следы, оставляемые ими в рабочем веществе детектора

Δm * 931 МэВ/а.е.м
Для того чтобы провести энергетический расчёт ядерных

реакций надо:

а) определить массу ядер и частиц до реакции (m1)

б) определить массу ядер и частиц после реакции (m2)

в) найти изменение массы Δm = m1- m2

14,003242 а.е.м.
24He = 4,002603 а.е.м. +
m1 = 18,005845 а.е.м.
б) определим

массу ядер и частиц после реакции (m2):
817O = 16,999134 а.е.м.
11H = 1,007825 а.е.м. +
m2 = 18,006959 а.е.м.
в) найдём изменение массы Δm = m1- m2:
Δm = 18,005845 а.е.м. - 18,006959 а.е.м. = - 0,001114 а.е.м.
г) рассчитаем изменение энергии (т.е. найдём энергетический выход): ΔЕ = Δm * 931 МэВ/а.е.м.
ΔЕ = Δm * 931 МэВ/а.е.м. = - 0,001114 а.е.м. * 931 МэВ/а.е.м. = = - 1,04 МэВ.
Знак «-» говорит о том, что реакция происходит с поглощением энергии.

Пример

714N + 24He = 817O + 11H

11H

1940К = 40,110665 а.е.м.
2043Ca = 43,009245 а.е.м.
Поглощается или выделяется при

этом энергия?

а) 1940К = 40,110665 а.е.м.
24He = 4,002603 а.е.м. +
m1 = 44,113268 а.е.м.
б) 2043Ca = 43,009245 а.е.м.
11H = 1,007825 а.е.м. +
m2 = 44,017070 а.е.м.
в) Δm = m1- m2 = 0,96198 а.е.м.
г) ΔЕ = Δm * 931 МэВ/а.е.м. = 0,96198 а.е.м. * 931 МэВ/а.е.м. = 89,56 МэВ, энергия выделяется.

образованием протона.

1327Al + 24He → … + 11H
1327Al + 24He → 14 … + 11H
1327Al + 24He → 1430 + 11H
1327Al + 24He → 1430Si + 11H

выбиванием нейтронов.
511В + 24He → … + 01n
511В +

24He → 7… + 01n
511В + 24He → 714 … + 01n
511В + 24He → 714N + 01n