= λN .

(31.8)

dt

Правила смещения. При радиоактивном распаде выполняется закон со-

Р

хранения электрических зарядов и закон сохранения массовых чисел:

Z яe = åZie и

Aя = å Ai ,

И

(31.9)

i

i

ского ядра в различных типах радиоактивного распада: У

ZA X →ZA−−42

Y +24 He

для α -распада Г

(31.10)

ZA X →ZA+1

Y + e−

для β − -р

пада

(31.11)

A

A

+

к

Б

Z X

→Z −1

Y + e

для β

-р сп да,

(31.11а)

где ZA X – материнское ядро; Y – символ асдочернего ядра.

Возникающие в результате радиоа тивного распада ядра могут быть, в

ряда радиоактивных превращенийе, заканчивающихся стабильным элементом.

Совокупность элемент

, бразующих такую цепочку, называется радиоак-

тивным семейством.

и89

Естественно-рад активные ядра образуют три радиоактивных семейст-

ва, называемых семейстовом урана ( 92238U ), семейством тория ( 90232 Th ) и семей-

б

которые после цепочки α - и β -распадов заканчива-

ством актиния ( 235 Ac ),

ются на ста

ильных изотопах свинца 82206 Pb , 82208 Pb и 82207 Pb (имеющих особую

и

93

устойч вость ядер, содержащих магическое число протонов – 82). Четвертое из

Б

т. д.) до расстояний порядка 10−15 м благодаря действию ядерных сил.

Как правило, в ядерных реакциях участвуют две пары ядро – частица. Од-

на пара ядро –частица является исходной, другая пара – конечной.

Символическая запись ядерной реакции

X + a → Y + b , или X (a,b) Y ,

(31.12)

частиц к перечисленным законам сохранения добавляются некоторые другие

Г

Различают два вида реакций: с обр зов нием промежуточного (составно-

Б

X + a → П → Y + b,

(31.13)

а

и прямые ядерные взаимодействия, т. . реакции, вызываемые быстрыми ну-

клонами и дейтронами, когда яд р

кциир а

происходят по схеме (31.12).

Вероятность протекания ой или иной ядерной реакции зависит от харак-

ные

теристик сталкивающихся час иц (в первую очередь от их кинетической энер-

о

и

представить как поперечн те сечение ядер атомов, если их принять за твердые

шарики. Эффект вное сечение имеет размерность площади.

л

– барн

Единица

эффект вного сечения ядерных процессов

(1 барн = 10

−28

2

).

м

Вероятность того, что падающая на вещество частица заденет одно из

и

ядер м шени (другими словами, вероятность того, что частица а вызовет ядер-

Б

ную реакцбю), рассчитывается как

(31.14)

P = σ nδ ,

(31.15)

σ =

N

1

.

(31.16)

N nδ

Затем, зная п, находят эффективное сечение ядерных процессов σ с помощью

выражения (31.16).

У

Р

Если мишень толстая, то поток частиц будет по мере прохождения через

σ ,

Г

нее постепенно ослабевать. В этом случае формула (31.17) дляИω усложняется:

ω =

N

=1− e−σ n .

(31.17а)

N

На рис. 31.5 показан вид зависимости се-

0

чения ядерной реакции кислорода с дейтронами

еа

барн

16O +2

H →1

p +17 O + γ

от энергии Е. Исполь-

8

к

Б8

1

1

зуя данную р кцию,

можно определить кон-

е

ислорода в образце. Расчеты при

ц нтрацию

Е, кэВ

опр д л нии концентрации изучаемого элемен-

та

Рис. 31.5. Вид экспериментальной

упрощаются, если выбирается интервал энер-

зависимости σ от Е дейтронов

гии дейтронов, в пределах которого σ (E) – по-

в реакции 168 O (d, p, γ ) 178 O

с оянная величина. Поэтому в такого рода опы-

и

логично можно определять наличие в мишенях и других примесей.

Ядерные реакц оклассифицируются:

1)

по роду участвующих в них частиц – реакции под действием нейтро-

б

нов, заряженных частиц, γ -квантов;

и

2)

по энергиилвызывающих их частиц – реакции при малых, средних и

высок х энергиях;

Б

по роду участвующих в них ядер – реакции на легких (А < 50); сред-

3)

них (50 < A < 100) и тяжелых (А > 100) ядрах;

4)

по характеру происходящих ядерных превращений – реакции с испус-

экспериментальный мёссбауэровский спектр. По вертикальной оси отложена

Р

I, %

относительная

интенсивность γ-излучения,

прошедшего через

поглотитель

(макси-

И

мальная интенсивность принята за 100 %).

По оси абсцисс спектра отложена скорость

движения

У

резонансного

источника

γ-излучения относительно поглотителя.

Г

Методы мёссбауэровской спектроско-

пии активно используются в исследовани-

υ, мм/с

ях по физике твердого тела. Например, с

Рис. 31.6. Типичный мёссбауэровский

помощью этих методов удалось обнару-

изотоп 57Co в матрице Cr):

на

жить влияниеБэлектронных оболочек ато-

спектр (источник излучения –

к

процессы,

происходящие

внутри

наночастицы магнетита, T = 297 K [23]

мов

атомных ядер. Линии спектров одного и

ме

того же ядра заметно сдвигаются и няются по ширине при переходе от одно-

го химического соединения к другому, при изменении температуры, при изме-

т

31.6. Энерге ическая схема ядерной реакции

ции

щение энергии при ядерной реакции определяется

Выделение ли п г

л

знаком дефекта масс. лоПусть E0 и E0′ – суммы энергий покоя исходных частиц

б

где

и

E0 + K = E0′ + K ′,

(31.18)

K

K′ – соответственно суммарные кинетические энергии исходных час-

тиц

продуктов реакции. В экспериментах под энергией частицы понимают ее

Б

. Для безмассовых частиц K и есть энергия частицы.

кинет ческую энергию K

Энергией ядерной реакции Q называют величину, равную убыли сум-

марной энергии покоя E0 − E0′ , которая в свою очередь согласно (31.18) равна

Q = E0 − E0′ = K ′ − K .

(31.19)

X (a,b) Y + Q .

(31.20)