Ядерные реакции

Ядерные реакции – это превращения атомных ядер при их взаимодействии с элементар­ными частицами или с другими ядрами. Схема ядерной реакции:

, (19.8)

где X и Y – исходное (материнское) и конечное (дочернее) ядра, а и b – бомбардирующая и испускаемая в ядерной реакции частица.

Законы сохранения, которые выполняются при протекании ядерной реакции, позволяют определять характеристики частиц, участвующих в реакции, идентифицировать эти частицы, получать информацию о характере их взаимодействия.

1. Закон сохранения электрического заряда:

Z₁+Z₂=Z₃+Z₄ , (19.9)

где Z₁ , Z₂ , Z₃ , Z₄ - электрические заряды частиц, участвующих в реакции, обычно указываются в единицах элементарного заряда.

2. Закон сохранения массового числа (закон сохранения числа нуклонов):

А₁+А₂=А₃+А₄ . (19.10)

3. Закон сохранения импульса:

. (19.11)

4. Закон сохранения энергии:

m_oxc²+m_oac²+T_x+T_a = m_oyc²+m_obc²+T_y+T_b, (19.12)

где m₀c² - энергия покоя частицы, Т - кинетическая энергия частицы.

Энергетический выход ядерной реакцииили энергия ядерной реакции:

Q=(T_y+Т_b)-(T_X+T_a)=c²(m_ox+m_oа-m_oу-m_ob) . (19.13)

Во внесистемных единицах энергии:

Q= 931,5(m_oy+m_ob-m_ox-m_oa) [Мэв]. (19.14)

где 931,5- коэффициент пропорциональности, массы частиц в а.е.м. При Q< 0 реакции идут с поглощением энергии и называются эндотермическими; при Q> 0 реакции идут с выделением энергии и называются экзотермическими. Эти экзотермические реакции имеют большое практическое значение.

Первая в истории ядерная реакция (2) осуществлена Э. Резерфордом (1919) при бом­бардировке ядра азота a-частицами.

[2]. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: «Просвещение», 2009 и др. Глава 13.

 

Тема 20. (2 часа)

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада и его статистический характер. Виды радиоактивности. Деление и синтез ядер. Ядерная энергетика. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Доза излучения