[Править]Решения

Основная статья: Решения уравнений Эйнштейна

Решить уравнение Эйнштейна — значит найти вид метрического тензора g_μν пространства-времени. Задача ставится заданием граничных условий, координатных условий и написанием тензора энергии-импульса T_μν, который может описывать как точечный массивный объект, распределённую материю или энергию, так и всю Вселенную целиком. В зависимости от вида тензора энергии-импульса решения уравнения Эйнштейна можно разделить на вакуумные, полевые, распределённые, космологические и волновые. Существуют также чисто математические классификации решений, основанные на топологических или алгебраических свойствах описываемого ими пространства-времени, или, например, на алгебраической симметрии тензора Вейля данного пространства (классификация Петрова).

19)

Тема2. Планетарная модель атома. Постулаты Бора
Компьютерная модель атома бериллия.	Рассеяние -частиц при прохождении через фольгу вызывается кулоновскими силами, т.е. электрическим взаимодействием частицы и заряда атома. Гравитационное взаимодействие в 10 33 раз меньше, поэтому фактически роли не играет. Какие же заряды в атоме вызывают рассеяние -частиц? Электроны не могут этого сделать, так как их масса много меньше массы  частицы: m=7350me.При взаимодействии с электронами быстро движущаяся частица не изменяет направление своего движения. Причиной рассеяния частицы является их взаимодействие с положительно заряженными частицами атома, занимающими очень малую область атома. Резерфорд назвал эту область ядром. В ядре сосредоточена почти вся масса атома и весь положительный заряд. Обобщив результаты опытов, Резерфорд предложил следующую модель строения атома: 1. в центре атома - положительно заряженное ядро: заряд ядра q = Z·e, где Z-порядковый номер элемента в таблице Менделеева, e =1.6·10-19 Кл - элементарный заряд; размер ядра 10-13 см; масса ядра фактически равна массе атома.
	2. электроны движутся вокруг ядра по круговым и эллиптическим орбитам, как планеты вокруг Солнца: электроны удерживаются на орбите кулоновской силой притяжения к ядру, создающей центростремительное ускорение. число электронов в атоме равно Z ( порядковый номер элемента) электроны движутся с большой скоростью, образуя электронную оболочку атома. Модель атома, предложенная Резерфордом, называется планетарной. Квантовые постулаты Бора
	Планетарная модель атома является внутренне противоречивой. Движущийся с ускорением заряд излучает электромагнитную волну. При этом энергия атома уменьшается: электрон должен упасть на ядро, а атом прекратить свое существование.   На самом деле атомы химических элементов представляют собой устойчивые структуры, существующие десятки тысяч лет без изменения. Поэтому модель атома Резерфорда была дополнена рядом положений, автором которых является датский физик Бор.
	В 1913 году Бор показал, что несовпадение с экспериментом выводов, основанных на модели Резерфорда, возникла потому, что поведение микрочастиц нельзя описывать теми же законами, что и макроскопических тел. Бор предположил, что величины характеризующие микромир, должныквантоваться, т.е. они могут принимать только определенные дискретные значения. Законы микромира - квантовые законы! Эти законы в начале 20 столетия еще не были установлены наукой. Бор сформулировал их в виде трех постулатов. дополняющих ( и "спасающих") атом Резерфорда. Первый постулат:  Атомы имеют ряд стационарных состояний соответствующих определенным значениям энергий: Е1, Е2...En. Находясь в стационарном состоянии, атом энергии не излучает, несмотря на движение электронов. Второй постулат: В стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам, для которых выполняется квантовое соотношение:                                                m·V·r = n·h/2· (1) где m·V·r =L - момент импульса, n=1,2,3..., h-постоянная Планка. Третий постулат: Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается порция энергии (квант), равная разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход:                                                 = h·= Em-En (2)
Рис. 1.	Схемы перехода атома: 1.из основного стационарного состояния в возбужденное, 2.из возбужденного стационарного состояния в основное. Рис. 2.
	Постулаты Бора  противоречат законам классической физики. Они выражают характерную особенность микромира - квантовый характер происходящих там явлений. Выводы, основанные на постулатах Бора, хорошо согласуются с экспериментом. Например, объясняют закономерности в спектре атома водорода, происхождение характеристических спектров рентгеновских лучей и т.д. На рис. 3 показана часть энергетической диаграммы стационарных состояний атома водорода. Рис. 3. Стрелками показаны переходы атома, приводящие к излучению энергии. Видно, что спектральные линии объединяются в серии, различающиеся тем, на какой уровень с других (более высоких) происходит переход атома.

20)

Французский ученый Луи де Бройль (1892—1987), осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Итак, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной сторо­ны, корпускулярные характеристики — энергия Е и импульс p, а с другой —волновые характеристики — частота  и длина волны . Количественные соотношения, связыва­ющие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов:

                                             (213.1)

Смелость гипотезы де Бройля заключалась именно в том, что соотношение (213.1) постулировалось не только для фотонов, но и для других микрочастиц, в частности для таких, которые обладают массой покоя. Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля:

                                                    (213.2)

Это соотношение справедливо для любой частицы с импульсом р.

Вскоре гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально. В 1927 г. американские физики К. Дэвиссон (1881—1958) и Л. Джермер (1896—1971) обнаружили, что пучок электронов, рассеивающийся от естественной дифракционной решетки — кри­сталла никеля, — дает отчетливую дифракционную картину. Дифракционные максимумы соответствовали формуле Вульфа — Брэггов (182.1), а брэгговская длина волны оказалась в точности равной длине волны, вычисленной по формуле (213.2). В даль­нейшем формула де Бройля была подтверждена опытами П. С. Тартаковского и Г. Томсона, наблюдавших дифракционную картину при прохождении пучка быстрых электронов (энергия  50 кэВ) через металлическую фольгу (толщиной 1 мкм).

Так как дифракционная картина исследовалась для потока электронов, то необходимо было доказать, что волновые свойства присущи не только потоку большой совокупности электронов, но и каждому электрону в отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в 1948 г. российскому физику В. А. Фабриканту (р. 1907). Он показал, что даже в случае столь слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других (промежуток времени между двумя электронами в 10⁴ раз больше времени прохождения электроном прибора), возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов, в десятки миллионов раз более интенсивных. Следовательно, волновые свойства частиц не являются свойством их коллектива, а присущи каждой частице в отдельности.

Впоследствии дифракционные явления обнаружили также для нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Это окончательно послужило доказательством нали­чия волновых свойств микрочастиц и позволило описывать движение микрочастиц в виде волнового процесса, характеризующегося определенной длиной волны, рас­считываемой по формуле де Бройля (213.2). Открытие волновых свойств микрочастиц привело к появлению и развитию новых методов исследования структуры веществ, таких, как электронография и нейтронография, а также к возникновению новой отрасли науки — электронной оптики.

Экспериментальное доказательство наличия волновых свойств микрочастиц приве­ло к выводу о том, что перед нами универсальное явление, общее свойство материи. Но тогда волновые свойства должны быть присущи и макроскопическим телам. Почему же они не обнаружены экспериментально? Например, частице массой 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует волна де Бройля с  = 6,6210^–31 м. Такая длина волны лежит за пределами доступной наблюдению области (периодических структур с периодом d10^–31 м не существует). Поэтому считается, что макроскопические тела проявляют только одну сторону своих свойств — корпускулярную — и не проявляют волновую.

Представление о двойственной корпускулярно-волновой природе частиц вещества углубляется еще тем, что на частицы вещества переносится связь между полной энергией частицы  и частотой  волн де Бройля:

                                                                      (213.3)

Это свидетельствует о том, что соотношение между энергией и частотой в формуле (213.3) имеет характер универсального соотношения, справедливого как для фотонов, так и для любых других микрочастиц. Справедливость же соотношения (213.3) вытекает из согласия с опытом тех теоретических результатов, которые получены с его помощью в квантовой механике, атомной и ядерной физике.

Подтвержденная экспериментально гипотеза да Бройля о корпускулярно-волновом дуализме свойств вещества коренным образом изменила представления о свойствах микрообъектов. Всем микрообъектам присущи и корпускулярные, и волновые свойства; в то же время любую из микрочастиц нельзя считать ни частицей, ни волной в классическом понимании. Современная трактовка корпускулярно-волнового дуализма может быть выражена словами академика В. А. Фока (1898—1974): «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна—частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в вида какой-нибудь модели неправильно».

21)

Согласно двойственной корпускулярно-волновой природе частиц вещества, для описания микрочастиц используются то волновые, то корпускулярные представления. Поэтому приписывать им все свойства частиц и все свойства волн нельзя. Естественно, что необходимо внести некоторые ограничения в применении к объектам микромира понятий классической механики.

       В классической механике состояние материальной точки (классической частицы) определяется заданием значений координат, импульса, энергии и т.д. (перечисленные величины называются динамическими переменными). Строго говоря, микрообъекту не могут быть приписаны указанные динамические переменные. Однако, информацию о микрочастицах мы получаем, наблюдая их взаимодействие с приборами, представляющими собой макроскопические тела. Поэтому результаты измерений поневоле выражаются в терминах, разработанных для характеристики макротел, т.е. через значения динамических характеристик. В соответствии с этим измеренные значения динамических переменных приписываются микрочастицам. Например, говорят о состоянии электрона, в котором он имеет такое-то значение энергии, и т.д.

       Волновые свойства частиц и возможность задать для частицы лишь вероятность ее пребывания в данной точке пространства приводят к тому, что сами понятия координаты частицы и ее скорости (или импульса) могут применяться в квантовой механике в ограниченной мере. В этом, вообще говоря, нет ничего удивительного. В классической физике понятие координаты в ряде случаев тоже непригодно для определения положения объекта в пространстве. Например, не имеет смысла говорить о том, что электромагнитная волна находится в данной точке пространства или что положение фронта волновой поверхности на воде характеризуется координатами x, y, z.

       Корпускулярно-волновая двойственность свойств частиц, изучаемых в квантовой механике, приводит к тому, что в ряде случаев оказывается невозможным, в классическом смысле, одновременно характеризовать частицу ее положением в пространстве (координатами) и скоростью (или импульсом). Так, например, электрон (и любая другая микрочастица) не может иметь одновременно точных значений координаты x и компоненты импульса  . Неопределенности значений x и  удовлетворяют соотношению:

.

(4.2.1)

       Из (4.2.1) следует, что чем меньше неопределенность одной величины (x или  ), тем больше неопределенность другой. Возможно, такое состояние, в котором одна их переменных имеет точное значение (  ), другая переменная при этом оказывается совершенно неопределенной (  – ее неопределенность равна бесконечности), и наоборот. Таким образом, для микрочастицы не существует состояний, в которых ее координаты и импульс имели бы одновременно точные значения. Отсюда вытекает и фактическая невозможность одновременного измерения координаты и импульса микрообъекта с любой наперед заданной точностью.

       Соотношение, аналогичное (4.2.1), имеет место для y и  , для z и  , а также для других пар величин (в классической механике такие пары называются канонически сопряженными). Обозначив канонически сопряженные величины буквами A и B, можно записать:

.

(4.2.2)

       Соотношение (4.2.2) называется соотношением неопределенностей для величин A и B. Это соотношение ввёл в 1927 году Вернер Гейзенберг.

Вернер Гейзенберг (1901–1976) – всемирно известный немецкий физик, создатель «матричной квантовой механики», лауреат Нобелевской премии (1932 г.) за создание квантовой механики. Работы относятся к квантовой механике, квантовой электродинамике, релятивистской квантовой теории поля, теории ядра, магнетизму, физике космических лучей, теории элементарных частиц, философии естествознания.

       Утверждение о том, что произведение неопределенностей значений двух сопряженных переменных не может быть по порядку меньше постоянной Планка h, называетсясоотношением неопределенностей Гейзенберга.

       Энергия и время являются канонически сопряженными величинами. Поэтому для них также справедливо соотношение неопределенностей:

.

(4.2.3)

       Это соотношение означает, что определение энергии с точностью  должно занять интервал времени, равный, по меньшей мере,

 .

       Соотношение неопределенностей получено при одновременном использовании классических характеристик движения частицы (координаты, импульса) и наличии у нее волновых свойств. Т.к. в классической механике принимается, что измерение координаты и импульса может быть произведено с любой точностью, то соотношение неопределенностей является, таким образом, квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.

       Соотношение неопределенностей указывает, в какой мере возможно пользоваться понятиями классической механики применительно к микрочастицам, в частности с какой степенью точности можно говорить о траекториях микрочастиц. Движение по траектории характеризуется вполне определенными значениями координат и скорости в каждый момент времени. Подставив в (4.2.1) вместо  произведение  , получим соотношение:

.

(4.2.4)

       Из этого соотношения следует, что чем больше масса частицы, тем меньше неопределенности ее координаты и скорости, следовательно тем с большей точностью можно применять к этой частице понятие траектории. Так, например, уже для пылинки массой  кг и линейными размерами  м, координата которой определена с точностью до 0,01 ее размеров (  м), неопределенность скорости, по (4.2.4),

т.е. не будет сказываться при всех скоростях, с которыми пылинка может двигаться.

       Таким образом, для макроскопических тел их волновые свойства не играют никакой роли; координаты и скорости могут быть измерены достаточно точно. Это означает, что для описания движения макротел с абсолютной достоверностью можно пользоваться законами классической механики.

       Предположим, что пучок электронов движется вдоль оси x со скоростью  м/с, определяемой с точностью до 0,01% (  м/с). Какова точность определения координаты электрона?

По формуле (4.2.4) получим:

 .

       Таким образом, положение электрона может быть определено с точностью до тысячных долей миллиметра. Такая точность достаточна, чтобы можно было говорить о движении электронов по определенной траектории иными словами, описывать их движения законами классической механики.

       Применим соотношение неопределенностей к электрону, двигающемуся в атоме водорода. Допустим, что неопределенность координаты электрона  м (порядка размеров самого атома), тогда, согласно (4.2.4),

 .

       Используя законы классической физики, можно показать, что при движении электрона вокруг ядра по круговой орбите радиуса приблизительно  м его скорость  м/с. Таким образом, неопределенность скорости в несколько раз больше самой скорости. Очевидно, что в данном случае нельзя говорить о движении электронов в атоме по определенной траектории. Иными словами, для описания движения электронов в атоме нельзя пользоваться законами классической физики.

22)

 Основным уравнением нерелятивистской квантовой механики является временное уравнение Шредингера

     

(4.1)

     где   - оператор полной энергии частицы (оператор Гамильтона). Это уравнение позволяет найти волновую функцию   как функцию координат и времени, определить плотность вероятности нахождения частицы в любой точке пространства в любой момент времени и тем самым полностью описать квантовое состояние частицы, движущейся в силовом поле.

     В квантовой механике существует класс задач о движении в силовых полях, для которых силовая функция   не зависит явно от времени, т.е.  . Такие силовые поля называются стационарными силовыми полями, в этом случае силовая функция   имеет смысл потенциальной энергии частицы. В стационарных полях квантовая система может находиться в состояниях с определенным значением энергии  . Эти состояния называются стационарными состояниями, а задачи о движении частиц, находящихся в таких состояниях, -стационарными задачами квантовой механики. Именно анализу стационарных состояний квантовых систем и будет посвящено дальнейшее изложение в этой главе.

     Найдем общий вид волновой функции, соответствующей стационарному состоянию. Поскольку оператор   в уравнении (4.1) не зависит явно от времени, то волновую функцию  следует искать в виде произведения двух функций

     

(4.2)

     одна из которых -   - зависит только от координат, а другая -  - только от времени. Подставляя волновую функцию (4.2) в уравнение (4.1), и разделив затем обе части уравнения на , получаем

     

(4.3)

     В уравнении (4.3) левая часть зависит только от времени, а правая - только от координат. Выполнение этого равенства возможно лишь в том случае, если левая и правая части уравнения равны постоянной величине, обозначим ее буквой   . Таким образом, из (4.3) получаем два уравнения - одно для функции   , а другое - для функции 

     

(4.4a)

     

(4.4b)

     Уравнение (4.4a) определяет собственные значения и собственные функции оператора полной энергии (гамильтониана)  . Следовательно, константа   представляет собой не что иное, как полную энергию квантово-механической системы. Перепишем уравнение (4.4a) с учетом вида оператора 

     

(4.5)

     где   - оператор Лапласа. Уравнение (4.5) называется уравнением Шредингера для стационарных состояний. Его решения - функции   и соответствующие значения энергии   - определяются конкретным видом потенциальной энергии частицы   . Часто уравнение Шредингера для стационарных состояний записывают в следующей форме

     

(4.6)

     Перейдем теперь к анализу временной функции  . Решение уравнения (4.4b) имеет вид

     

(4.7)

     где  - некоторая константа. Без потери общности можно положить  , так как функция   входит во все выражения лишь в виде произведения с функцией  , которая также определяется с точностью до произвольного множителя. Поэтому нет смысла вводить еще одну произвольную постоянную и для функции  .

     Таким образом, волновая функция частицы, находящейся в стационарном квантовом состоянии, имеет вид

     

(4.8)

     Из (4.8) следует, что волновая функция стационарного состояния гармонически зависит от времени с частотой

     

     Этот результат показывает, что соотношение де Бройля   , первоначально применявшееся в случае свободного движения частицы, справедливо также и в случае движения частицы в произвольном стационарном силовом поле.

     Важно отметить, что для стационарных состояний плотность вероятности местонахождения частицы не зависит от времени. Действительно,

     

(4.9)

     Можно показать, что в стационарных состояниях от времени также не зависит вектор плотности потока вероятности и средние значения физических величин.

     С учетом соотношения (4.9) условие нормировки волновой функции

     

     принимает вид

     

(4.10)

     Координатную часть волновой функции   в стационарных задачах часто называют просто волновой функцией, учитывая, что зависимость от времени определяется соотношением (4.8) .

     Задача 4.1. Покажите, что в стационарном состоянии среднее значение физической величины, оператор которой не зависит явно от времени, остается постоянным.

     Решение: Рассмотрим физическую величину  , оператор которой   не зависит явно от времени. Среднее значение   , согласно (3. ), определяется выражением

     

     С учетом вида волновой функции (4.8) получаем

     

     Так как оператор   явно от времени не зависит, то временной множитель   можно вынести из-под знака оператора

     

     Поскольку   , то в итоге получаем

     

     Таким образом, среднее значение величины a остается неизменным во времени.

     Задача 4.2. Докажите, что если частица находится в стационарном состоянии и имеет дискретный энергетический спектр, то среднее значение проекции ее импульса   равно нулю. Решение проведите для одномерного случая (   = 1) .

     Решение: Докажем сначала, что операторы координаты   , проекции импульса   и гамильтониан   связаны следующим коммутационным соотношением

     

     Подействуем коммутатором   на некоторую функцию 

     

     Принимая во внимание, что   получаем

     

     т.е.  . Отсюда следует, что

     

     Найдем теперь среднее значение проекции импульса   . Среднее значение физической величины в состоянии, описываемом волновой функцией  , определяется как

     

     Подставляя сюда полученное выражение для оператора  , получаем

     

     Воспользуемся теперь эрмитовостью оператора  , т.е. тем, что

     

     где   и  - произвольные функции весьма широкого класса (они должны быть интегрируемы и должны обращаться в нуль на границе области интегрирования). Учитывая эрмитовость оператора  , получаем

     

     Поскольку состояние частицы является стационарным, то

     

     Таким образом,

     

23)

24)

РАДИОАКТИВНОСТЬ. ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

Три вида радиоактивности (, , и ) сопровождают распад атомных ядер, подчиняющийся закону радиоактивного распада.  

Радиоактивностью называют способность некоторых атомных ядер превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы и электромагнитное излучение. Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским физиком А. Беккерелем, обнаружившим, что соли урана испускают излучение, которое засвечивает фотопластинку. Впоследствии французские физики супруги М. Склодовская-Кюри и П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента – радий и полоний. Сейчас установлено, что все химические элементы с порядковым номером (зарядовым числом) Z> 82 являются радиоактивными.

Состав радиоактивного излучения был изучен Резерфордом и супругами Кюри с помощью установки, показанной на рис. 38а. Кусочек радия Р помещали на дно узкого канала в свинцовом цилиндре С. Выходивший из канала радиоактивный луч проходил через сильное магнитное поле с индукцией  , перпендикулярной этому лучу, а потом падал на фотопластинку Ф. В магнитном поле излучение распадалось на три луча, которые приводили к появлению трёх пятен на фотопластинке, причём положение среднего пятна совпадало с тем, которое наблюдали в отсутствии магнитного поля (рис. 38а). Расщепление излучения означало, что оно является потоком разноимённо заряженных частиц, на которые сила Лоренца действует в разные стороны. Поток положительно заряженных частиц был назван -лучами, а поток отрицательных – -лучами. Излучение, не отклоняющееся в магнитном поле, было названо -лучами.

Исследования показали, что α-лучи – это поток ядер гелия, β-лучи – поток электронов, а γ-лучи – электромагнитное излучение с очень малой длиной волны λ < 10^–10 м. Их этих трёх видов излучения наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи, интенсивность которых ослабляется всего лишь в два раза при прохождении через слой свинца толщиной в 1 см. β-лучи обладают меньшей проникающей способностью, и их можно задержать алюминиевой пластинкой толщиной в 5-10 мм. Самой маленькой проникающей способностью обладают α-лучи, не проникающие даже через лист бумаги.

Распад ядра X, в результате которого оно превращается в ядро Y, испуская при этом α-частицу, называют α-распадом. Уравнение -распада, следующее из законов сохранения электрического заряда и общего числа нуклонов, имеет вид:

Из (38.1) следует, что при α-распаде образуется ядро химического элемента, порядковый номер которого меньше на две единицы. Это утверждение называют правилом смещения для  α-распада.

Распад ядра X, при котором оно, превращаясь в ядро Y, испускает электрон (-частицу), а один из нейтронов, входящих в состав ядра, превращается в протон, называют -распадом. Уравнение-распада, следующее из законов сохранения заряда и общего числа нуклонов, имеет вид:

Из (38.2) следует, что при -распаде образуется ядро химического элемента, порядковый номер которого больше на единицу. Это утверждение называют правилом смещения для  -распада.

Радиоактивный распад отдельного ядра является совершенно случайным событием. Однако для каждого изотопа радиоактивного элемента существует определённый интервал времени T, в течение которого число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. Этот интервал времени называют периодом полураспада, T. Например, период полураспада для α-распада   равен 4,510⁹ лет, а для -распада  – 5700 лет. Закон, по которому убывает со временем t число N радиоактивных ядер данного изотопа, называют законом радиоактивного распада. Этот закон, который легко вывести, имеет следующий вид:

 

где N₀ – число радиоактивных ядер в момент t = 0. Зависимость (38.3) изображена на рис. 38б.

Вопросы для повторения:

        Что такое радиоактивность?

        Что представляют собой -, - и -лучи?

        Сформулируйте правила смещения при радиоактивных распадах.

        Что называют законом радиоактивного распада?

 

Рис. 38. (а) – схема установки для обнаружения -, - и -лучей в радиоактивном излучении; (б) – закон радиоактивного распада.

 

25)

 Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений.      Радиоактивность — это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. для солей урана. Беккерель заметил, что соли урана засвечивают завернутую во много слоев фотобумагу невидимым проникающим излучением.           Английский физик Э. Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы а-, B-, у-излучением (рис. 54).                      а-Распад представляет собой излучение а-частиц (ядер гелия) высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд — на 2 единицы.           B-Распад — излучение электронов, заряд которых возрастает на единицу, массовое число не изменяется.           у-Излучение представляет собой испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра при у-излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец — конечный продукт распада.           Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений, называются детекторами ядерных излучений. Наиболее широкое применение получили детекторы, обнаруживающие ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов вещества: газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера. Существует также метод фотоэмульсий, основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы виден на фотографии после проявления.           Радиоактивные излучения оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, заключающееся в ионизации атомов и молекул среды. Возбужденные атомы и ионы обладают сильной химической активностью, поэтому в клетках организма появляются новые химические соединения, чуждые здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения, приводящий к дисбалансу белых и красных кровяных телец. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы облучения приводят к смерти.

26)