Atomszerkezet: mi a neutron? A neutronok élettartamának különböző módszerekkel történő mérése továbbra is különbözik Mi a neutron?

A neutron tömege többféleképpen határozható meg. Az m n első meghatározását Chadwick végezte a neutronok hidrogén- és nitrogénatommagokkal való ütközésekor keletkező visszarúgási atommagok energiájának mérésével. Ez a módszer csak azt tette lehetővé, hogy meghatározzuk, hogy a neutron tömege megközelítőleg egyenlő a proton tömegével.

A neutronnak nincs töltése, ezért a szokásos atomtömeg-meghatározási módszerek (tömegspektroszkópia, kémiai módszerek) nem alkalmazhatók a neutronra. A neutrontömeg minden mérése egy olyan módszeren alapult, amely a neutronok részvételével zajló különféle nukleáris reakciók energiamérlegét elemezte. Nem sokkal a neutron felfedezése után 11 B(α,n) 14 N és 7 Li(α,n) 10 B segítségével határozták meg a tömegét.

Jelenleg a proton és a neutron tömegének különbségét a 3 H+p→n+ 3 He endoenergetikai reakcióval, valamint a deuteron és a hidrogénmolekula tömegkülönbségének mérésén alapuló módszerrel meglehetősen pontosan meghatározták. mint a deuteron kötési energiája. A 3 H(p,n) 3 He reakcióra az energiamegmaradás törvénye így írható fel

ahol Q a reakció energiája, az atomok és részecskék megnevezése pedig nyugalmi energiájuk. A reláció felhasználása reakcióenergiára

Q=(m 2 /(m 1 + m 2))*E T *(1-0,5(m 2 E T /((m 1 +m 2) 2 *c 2))), (2)

Ahol m 1 és m 2 a proton és a triton tömege. A Q=-(763,77±0,08) keV értéket kaptuk.

A neutron és a hidrogénatom tömege közötti különbséget a maximális energia ismeretében kaphatjuk meg β - E β részecskék a trícium bomlása során:

(m n -M H) c 2 =E β (1 + m 0 /m 3) - Q + E H, (3)

ahol m 3 a 3 He atommag tömege; m 0 – elektron nyugalmi tömege; E H – elektronkötési energia hidrogénatomban; M H a hidrogénatom tömege, az antineutrínó tömegét nullának tételezzük fel. Az ismert adatok átlagolásával E β értéke (18,56 ± 0,05) keV kereshető. Ennek eredményeként a neutron és a proton tömege közötti különbség δm n - p = (1293,0±0,1) keV-nak bizonyul.

Az egyik legpontosabb módszer a termikus neutronok protonok általi sugárzási befogásának reakcióján alapul:

Ha a proton áll, akkor ennek a reakciónak az energiamegmaradás törvénye

Tn, Td - a neutronok és a protonok kinetikus energiái. T n ≈ 0 esetén (például termikus neutronoknál a kinetikus energia Tn = 0,025 eV) a neutronok mozgási energiája elhanyagolható. A deuteron mozgási energiájára vonatkozó impulzusmegmaradás törvénye alapján a következő kifejezést kaphatjuk; . Jelenleg a γ-kvantumok energiáját nagy pontossággal mérik E γ = 2223,25 keV. Deuteron kötési energia. Proton és deuteron tömegek m d És m p tömegspektrométerrel jó pontossággal mérve a becslés adja az értéket Td = 1,3 keV. Innen tudjuk kiszámítani a neutron tömegét. A neutrontömeg legpontosabb értéke (1981): m n = 939,5731(27) MeV. Az utolsó két számjegy hibája zárójelben van feltüntetve.

A neutron tömege 1,293 MeV-tal nagyobb, mint a proton tömege. Ezért a neutron az β -aktív részecske, élettartama 885,4 másodperc. Szabad állapotban a neutronok gyakorlatilag hiányoznak, kivéve a kozmikus sugarak hatására keletkező kis mennyiséget.

A szabad neutron β-bomlási folyamata a következőképpen ábrázolható:

Ez a folyamat energetikailag lehetséges, mivel az egyenlet jobb oldalán szereplő részecskék össztömege kisebb, mint a neutron tömege. A kvark modellben a neutronbomlás a d-kvark átalakulás alapvetőbb folyamatának következménye: d→u+e - + . A szabad neutron β-bomlásának tanulmányozása lehetővé teszi, hogy információt szerezzünk a bomlását okozó gyenge kölcsönhatásról. Ugyanakkor az a tény, hogy egy elemi részecske bomlását vizsgálják, lehetővé teszi a nukleáris hatások bomlási folyamatra gyakorolt ​​​​hatásának megszabadulását.

A neutronok élettartamának a β-bomlás függvényében történő mérése értékes információkat szolgáltat a gyenge kölcsönhatások fizikája, asztrofizika és kozmológiája számára. A kozmológiában a neutron felezési ideje közvetlenül összefügg a héliumképződés sebességével az Univerzum létezésének kezdeti időszakában. A neutron felezési idejének ismerete szükséges a Napban végbemenő fizikai folyamatok helyes megértéséhez.

Egy neutron elektromos töltése óriási pontossággal (~10-20 e, e- elektrontöltés) nulla. A neutron nem nulla mágneses momentuma jelzi belső szerkezetét. A nukleonok szerkezetének tanulmányozásához szükséges, hogy a szondázó részecskék de Broglie hullámhossza (λ = 2 ћ/p) kicsi legyen a nukleonok méretéhez képest. Kiderült, hogy ezek a feltételek teljesíthetők gyors elektronok (~100 MeV) nukleonokon történő szórásával.

A neutronnak lehet dipólusmomentuma. Ez akkor lehetséges, ha a természetben nem áll fenn az időfordítással kapcsolatos változatlanság.

Bár a neutron általában semleges, összetett belső töltéseloszlása ​​van, ami a neutronok és az elektronok kölcsönhatásában nyilvánul meg.

Összefoglalhatjuk az első fejezetet.

A neutron egy semleges (z = 0) Dirac részecske, amelynek spinje és negatív mágneses momentuma van (a magmágneses momentum egységeiben), amely elsősorban a neutron elektromágneses kölcsönhatását határozza meg. Csakúgy, mint a protonhoz, a neutronhoz is egységnyi bariontöltés Y n = +1 és pozitív paritás P n =+1.

A neutron tömege az m n = 1,00866491578 ± 0,00000000055 amu = 939,56633 ± 0,00004 MeV, ami 1,2933318 ± 0,0000005 MeV-vel több, mint a proton tömege. Ebben a tekintetben a neutron az β - radioaktív részecske. Életidővel τ = 885,4 ± 0,9 (stat.) ± 0,4 (rendszer) sec, a (7) séma szerint lecseng. Itt vannak a 2000-es adatok.

Mi az a neutron? Mi a felépítése, tulajdonságai és funkciói? A neutronok az atomokat alkotó részecskék közül a legnagyobbak, minden anyag építőkövei.

Atomszerkezet

A neutronok az atommagban találhatók, az atom egy sűrű tartományában, amely szintén tele van protonokkal (pozitív töltésű részecskék). Ezt a két elemet egy nukleáris erő tartja össze. A neutronok semleges töltéssel rendelkeznek. A proton pozitív töltését az elektron negatív töltésével párosítják, hogy semleges atomot hozzanak létre. Annak ellenére, hogy az atommag neutronjai nem befolyásolják az atom töltését, mégis számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek befolyásolják az atomot, beleértve a radioaktivitás szintjét.

Neutronok, izotópok és radioaktivitás

Az atommagban található részecske egy neutron, amely 0,2%-kal nagyobb, mint a proton. Együtt ugyanannak az elemnek a teljes tömegének 99,99%-át teszik ki, és különböző számú neutront tartalmazhatnak. Amikor a tudósok az atomtömegre utalnak, az átlagos atomtömegre utal. Például a szén általában 6 neutronból és 6 protonból áll, amelyek atomtömege 12, de néha 13 atomtömeggel is megtalálható (6 proton és 7 neutron). A 14-es rendszámú szén is létezik, de ritka. Tehát a szén atomtömege átlagosan 12,011.

Ha az atomoknak különböző számú neutronjuk van, izotópoknak nevezzük őket. A tudósok megtalálták a módját, hogy ezeket a részecskéket a maghoz adják nagyobb izotópok létrehozása érdekében. A neutronok hozzáadása nem befolyásolja az atom töltését, mivel nincs töltésük. Ezek azonban növelik az atom radioaktivitását. Ez nagyon instabil atomokat eredményezhet, amelyek nagy mennyiségű energiát bocsáthatnak ki.

Mi a mag?

A kémiában az atommag az atom pozitív töltésű központja, amely protonokból és neutronokból áll. A "kernel" szó a latin magból származik, amely a "dió" vagy "mag" szó egyik formája. A kifejezést 1844-ben Michael Faraday alkotta meg az atom középpontjának leírására. Az atommag tanulmányozásával, összetételének és jellemzőinek vizsgálatával foglalkozó tudományokat magfizikának és magkémiának nevezik.

A protonokat és a neutronokat az erős nukleáris erő tartja össze. Az elektronok vonzódnak az atommaghoz, de olyan gyorsan mozognak, hogy forgásuk az atom középpontjától bizonyos távolságra történik. A pluszjelű nukleáris töltés a protonokból származik, de mi az a neutron? Ez egy olyan részecske, amelynek nincs elektromos töltése. Az atom szinte teljes tömege az atommagban található, mivel a protonok és neutronok sokkal nagyobb tömegűek, mint az elektronok. Az atommagban lévő protonok száma határozza meg az atommag elemként való azonosságát. A neutronok száma jelzi, hogy az elem melyik izotópja az atom.

Az atommag mérete

Az atommag sokkal kisebb, mint az atom teljes átmérője, mivel az elektronok távolabb is lehetnek a központtól. A hidrogénatom 145 000-szer nagyobb, mint a magja, az uránatom pedig 23 000-szer nagyobb, mint a központja. A hidrogén atommagja a legkisebb, mivel egyetlen protonból áll.

A protonok és neutronok elrendeződése az atommagban

A protont és a neutronokat általában úgy ábrázolják, mint amelyek egymáshoz vannak csomagolva és egyenletesen oszlanak el gömbökre. Ez azonban a tényleges szerkezet leegyszerűsítése. Minden egyes nukleon (proton vagy neutron) meghatározott energiaszintet és helytartományt foglalhat el. Míg a mag lehet gömb alakú, lehet körte-, gömb- vagy korong alakú is.

A protonok és neutronok magjai barionok, amelyek a legkisebbekből állnak, amelyeket kvarknak neveznek. A vonzóerő nagyon rövid hatótávolságú, ezért a protonoknak és a neutronoknak nagyon közel kell lenniük egymáshoz, hogy megköthetőek legyenek. Ez az erős vonzalom legyőzi a töltött protonok természetes taszítását.

Proton, neutron és elektron

A neutron felfedezése (1932) hatalmas lendületet adott egy olyan tudomány fejlődésének, mint a magfizika. Ezt az angol fizikusnak kell köszönnünk, aki Rutherford tanítványa volt. Mi az a neutron? Ez egy instabil részecske, amely szabad állapotban mindössze 15 perc alatt protonná, elektronná és neutrínóvá, az úgynevezett tömeg nélküli semleges részecskeké bomlik.

A részecske azért kapta a nevét, mert nincs elektromos töltése, semleges. A neutronok rendkívül sűrűek. Izolált állapotban egy neutron tömege csak 1,67·10-27, és ha veszünk egy teáskanálnyit, amely sűrűn van tele neutronokkal, akkor a keletkező anyagdarab több millió tonnát fog nyomni.

Az elem magjában lévő protonok számát atomszámnak nevezzük. Ez a szám adja meg minden elem egyedi azonosítóját. Egyes elemek, például a szén atomjaiban az atommagokban lévő protonok száma mindig azonos, de a neutronok száma változhat. Egy adott elem azon atomját, amelynek az atommagjában meghatározott számú neutron található, izotópnak nevezzük.

Veszélyesek az egyes neutronok?

Mi az a neutron? Ez egy részecske, amely a protonnal együtt benne van, azonban néha önállóan is létezhetnek. Amikor a neutronok az atommagokon kívül vannak, potenciálisan veszélyes tulajdonságokat szereznek. Amikor nagy sebességgel mozognak, halálos sugárzást bocsátanak ki. Az úgynevezett neutronbombák, amelyek arról ismertek, hogy képesek embereket és állatokat ölni, de minimális hatást gyakorolnak az élettelen fizikai struktúrákra.

A neutronok nagyon fontos részei az atomnak. E részecskék nagy sűrűsége, sebességükkel párosulva rendkívüli pusztító erőt és energiát ad nekik. Ennek eredményeként megváltoztathatják vagy akár szét is téphetik az atommagokat, amelyekbe ütköznek. Bár a neutronnak nettó semleges elektromos töltése van, töltött komponensekből áll, amelyek kioltják egymást a töltés tekintetében.

Az atomban lévő neutron egy apró részecske. A protonokhoz hasonlóan túl kicsik ahhoz, hogy még elektronmikroszkóppal is lássuk őket, de ott vannak, mert csak így magyarázható az atomok viselkedése. A neutronok nagyon fontosak egy atom stabilitása szempontjából, de az atomközponton kívül nem léteznek sokáig, és átlagosan mindössze 885 másodperc (kb. 15 perc) alatt bomlanak le.

fejezet első. A STABIL MAGOK TULAJDONSÁGAI

Fentebb már volt szó, hogy az atommag protonokból és neutronokból áll, amelyeket nukleáris erők kötnek meg. Ha egy atommag tömegét atomi tömegegységekben mérjük, akkor annak közel kell lennie a proton tömegének szorozva egy tömegszámnak nevezett egész számhoz. Ha egy atommag töltése tömegszám, ez azt jelenti, hogy az atommag protonokat és neutronokat tartalmaz. (Az atommagban lévő neutronok számát általában jelöljük

A kernel ezen tulajdonságai a szimbolikus jelölésekben jelennek meg, amelyeket később az űrlapon használunk

ahol X annak az elemnek a neve, amelynek atomjához az atommag tartozik (például magok: hélium - , oxigén - , vas - urán

A stabil atommagok fő jellemzői a következők: töltés, tömeg, sugár, mechanikai és mágneses momentumok, gerjesztett állapotok spektruma, paritás és kvadrupólmomentum. A radioaktív (instabil) atommagokat ezenkívül az élettartamuk, a radioaktív átalakulások típusa, a kibocsátott részecskék energiája és számos egyéb speciális tulajdonság jellemzi, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

Először is vegyük figyelembe az atommagot alkotó elemi részecskék tulajdonságait: a proton és a neutron.

1. § A PROTON ÉS A NEUTRON ALAPVETŐ JELLEMZŐI

Súly. Az elektrontömeg egységeiben: protontömeg, neutrontömeg.

Atomi tömegegységekben: protontömeg, neutrontömeg

Energiaegységekben a proton nyugalmi tömege a neutron nyugalmi tömege.

Elektromos töltés. q egy részecske elektromos térrel való kölcsönhatását jellemzi, elektrontöltési egységekben kifejezve ahol

Minden elemi részecske olyan mennyiségű villamos energiát hordoz, amely egyenlő vagy 0 vagy A proton töltése A neutron töltése nulla.

Spin. A proton és a neutron spinje egyenlő, mindkét részecske fermion és engedelmeskedik a Fermi-Dirac statisztikának, tehát a Pauli-elvnek.

Mágneses pillanat. Ha a protontömeget behelyettesítjük a (10) képletbe, amely az elektron tömege helyett az elektron mágneses momentumát határozza meg, akkor azt kapjuk,

A mennyiséget magmagnetonnak nevezzük. Az elektron analógiájával feltételezhető, hogy a proton spin mágneses momentuma egyenlő A tapasztalatok szerint azonban a proton saját mágneses momentuma nagyobb, mint a magmagnetoné: modern adatok szerint

Ezenkívül kiderült, hogy egy töltetlen részecske - egy neutron - mágneses momentuma is különbözik a nullától és egyenlő

A mágneses momentum jelenléte a neutronban és a mágneses momentum ilyen nagy értéke egy protonban ellentmond a részecskék pontszerű természetére vonatkozó feltételezéseknek. Az elmúlt években szerzett számos kísérleti adat arra utal, hogy mind a protonnak, mind a neutronnak összetett, inhomogén szerkezete van. A neutron középpontjában pozitív, a perifériáján pedig a részecske térfogatában eloszló nagyságú negatív töltés található. De mivel a mágneses momentumot nemcsak az áramló áram nagysága határozza meg, hanem az általa lefedett terület is, az általuk létrehozott mágneses momentumok nem lesznek egyenlők. Ezért egy neutronnak lehet mágneses momentuma, miközben általában semleges marad.

Nukleonok kölcsönös átalakulása. A neutron tömege 0,14%-kal nagyobb, mint a proton tömege, vagy 2,5-szerese az elektron tömegének,

Szabad állapotban a neutron protonná, elektronná és antineutrínóvá bomlik: átlagos élettartama megközelíti a 17 percet.

A proton egy stabil részecske. Az atommag belsejében azonban neutronná alakulhat; ebben az esetben a reakció a séma szerint megy végbe

A bal és jobb oldali részecskék tömegének különbségét az atommag más nukleonjai által a protonnak adott energia kompenzálja.

A protonnak és a neutronnak ugyanaz a spinje, közel azonos tömege van, és egymásba tudnak átalakulni. Később kiderül, hogy az ezen részecskék között páronként ható nukleáris erők is azonosak. Ezért általános néven nevezik őket - nukleon, és azt mondják, hogy a nukleon két állapotú lehet: proton és neutron, amelyek az elektromágneses mezőhöz való viszonyukban különböznek.

A neutronok és a protonok kölcsönhatásba lépnek olyan nukleáris erők létezése miatt, amelyek természetükben nem elektromosak. A nukleáris erők eredetüket a mezonok cseréjének köszönhetik. Ha ábrázoljuk egy proton és egy kisenergiájú neutron közötti kölcsönhatás potenciális energiájának függését a köztük lévő távolságtól, akkor megközelítőleg úgy fog kinézni, mint az 1. ábrán látható grafikon. 5, a, azaz potenciálkút alakja van.

Rizs. 5. A potenciális kölcsönhatási energia függése a nukleonok távolságától: a - neutron-neutron vagy neutron-proton pároknál; b - proton-proton párhoz

Atomtömeg mértékegysége
Atomtömeg mértékegysége

Atomtömeg mértékegysége (a.u.m. ill u) a 12 C szénizotóp egy atomjának tömegének 1/12-ével egyenlő tömegegység, és az atom- és magfizikában a molekulák, atomok, atommagok, protonok és neutronok tömegének kifejezésére használják. 1 amu ( u) ≈ 1,66054 . 10-27 kg. A mag- és részecskefizikában tömeg helyett m az Einstein-féle összefüggésnek megfelelően használja az E = mc 2 energiaegyenértékét mc 2, és 1 elektronvolt (eV) és származékai az energia mértékegysége: 1 kiloelektronvolt (keV) = 10 3 eV, 1 megaelektronvolt (MeV) = 10 6 eV , 1 gigaelektronvolt (GeV) = 10 9 eV, 1 teraelektronvolt (TeV) = 10 12 eV stb. Az 1 eV az az energia, amelyet egy egyszeresen töltött részecske (például elektron vagy proton) nyer, amikor áthalad egy 1 voltos potenciálkülönbségű elektromos mezőn. Mint ismeretes, 1 eV = 1,6. 10-12 erg = 1,6. 10 -19 J. Energiaegységekben
1 amu ( u)931.494 MeV. Proton (m p) és neutron (m n) tömege atomtömeg egységekben és energiaegységekben a következő: m p ≈ 1,0073 u≈ 938,272 MeV/ 2-től, m n ≈ 1,0087 u≈ 939,565 MeV/s 2 . ~1%-os pontossággal a proton és a neutron tömege egy atomtömeg-egységnek felel meg (1 u).

Az atomok mérete és tömege kicsi. Az atomok sugara 10-10 m, az atommagé 10-15 m. Az atom tömegét úgy határozzuk meg, hogy az elem egy mol atomjának tömegét elosztjuk az 1 mólban lévő atomok számával (NA = 6,02·10 23 mol-1). Az atomok tömege 10-27-10-25 kg tartományban változik. Az atomok tömegét általában atomtömeg-egységben (amu) fejezik ki. A.u.m. A 12 C szénizotóp egy atomjának tömegének 1/12-ét veszik fel.

Az atom fő jellemzői az atommag töltése (Z) és a tömegszám (A). Az atomban lévő elektronok száma megegyezik az atommag töltésével. Az atomok tulajdonságait az atommagjuk töltése, az elektronok száma és az atomban lévő állapotuk határozza meg.

Az atommag alapvető tulajdonságai és szerkezete (az atommagok összetételének elmélete)

1. Minden elem atommagja (a hidrogén kivételével) protonokból és neutronokból áll.

2. Az atommagban lévő protonok száma határozza meg pozitív töltésének értékét (Z). Z- egy kémiai elem sorozatszáma Mengyelejev periodikus rendszerében.

3. A protonok és neutronok összszáma a tömegének az értéke, mivel az atom tömege főként az atommagban koncentrálódik (az atom tömegének 99,97%-a). A nukleáris részecskéket - protonokat és neutronokat - összefoglaló néven nevezik nukleonok(a latin nucleus szóból, ami „magot” jelent). A nukleonok összszáma megfelel a tömegszámnak, azaz. az A atomtömege a legközelebbi egész számra kerekítve.

Magok ugyanazzal Z, de más A hívják izotópok. Magok, hogy, ugyanazzal A különbözőek Z, hívják izobárok. Összesen mintegy 300 stabil kémiai elem izotóp és több mint 2000 természetes és mesterségesen előállított radioaktív izotóp ismert.

4. A neutronok száma az atommagban N tömegszám különbségéből ( A) és sorozatszáma ( Z):

5. A kernel méretét jellemezzük magsugár, amely a maghatár elmosódása miatt feltételes jelentéssel bír.

A maganyag sűrűsége 10 17 kg/m 3 nagyságrendű, és minden atommagra állandó. Jelentősen meghaladja a legsűrűbb közönséges anyagok sűrűségét.

A proton-neutron elmélet lehetővé tette a korábban felmerülő ellentmondások feloldását az atommagok összetételéről, illetve annak az atomszámmal és az atomtömeggel való kapcsolatáról.

Nukleáris kötési energia Az határozza meg, hogy mennyi munka szükséges ahhoz, hogy az atommagot alkotó nukleonokra bontsa szét anélkül, hogy kinetikus energiát adna nekik. Az energiamegmaradás törvényéből az következik, hogy az atommag kialakulása során ugyanannak az energiának kell felszabadulnia, mint amennyit az atommagnak az alkotó nukleonokra való felhasadásakor el kell fordítani. Az atommag kötési energiája az atommagot alkotó összes szabad nukleon energiája és a magban lévő energiájuk közötti különbség.

Az atommag kialakulásakor tömege csökken: az atommag tömege kisebb, mint az azt alkotó nukleonok tömegeinek összege. Az atommag tömegének kialakulása során bekövetkezett csökkenését a kötési energia felszabadulása magyarázza. Ha W sv az atommag képződése során felszabaduló energia mennyisége, majd a megfelelő tömeg Dm, egyenlő

hívott tömeghibaés jellemzi az össztömeg csökkenését az azt alkotó nukleonokból magképződés során. Egy atomtömeg egységnek felel meg atomenergia egység(a.u.e.): a.u.e.=931,5016 MeV.

Fajlagos nukleáris kötési energia w Az egy nukleonra jutó kötési energiát: w sv= . Nagyságrend wátlagosan 8 MeV/nukleon. A magban lévő nukleonok számának növekedésével a fajlagos kötési energia csökken.

Az atommagok stabilitásának kritériuma a protonok és neutronok számának aránya egy stabil atommagban adott izobárok esetén. ( A= const).

Nukleáris erők

1. A nukleáris kölcsönhatás azt jelzi, hogy vannak speciális nukleáris erők, nem redukálható a klasszikus fizikában ismert (gravitációs és elektromágneses) erőtípusok egyikére sem.

2. A nukleáris erők rövid hatótávolságú erők. A nukleonok között csak nagyon kis távolságban jelennek meg a 10-15 m-es nagyságrendű magban A hosszúság (1,5 x 2,2)10-15 m ún. nukleáris erők tartománya.

3. Atomerőket észlelnek töltésfüggetlenség: A vonzás két nukleon között azonos, függetlenül a nukleonok - proton vagy nukleon - töltési állapotától. A nukleáris erők töltésfüggetlensége nyilvánvaló a kötési energiák összehasonlításából tükörmagok. Így nevezik azokat az atommagokat, amelyekben a nukleonok összszáma ugyanannyi, de az egyikben a protonok száma megegyezik a másikban lévő neutronok számával. Például hélium magok nehéz hidrogén trícium - .

4. A nukleáris erők telítési tulajdonsággal rendelkeznek, ami abban nyilvánul meg, hogy egy magban lévő nukleon csak korlátozott számú, hozzá legközelebb eső szomszédos nukleonnal lép kölcsönhatásba. Ezért van az, hogy az atommagok kötési energiái lineárisan függenek tömegszámuktól (A). Az a-részecskében a nukleáris erők szinte teljes telítettsége érhető el, ami egy nagyon stabil képződmény.

Radioaktivitás, g-sugárzás, a és b - bomlás

1.Radioaktivitás az egyik kémiai elem instabil izotópjainak átalakulása egy másik elem izotópjává, amelyet elemi részecskék, magok vagy kemény röntgensugárzás kísér. Természetes radioaktivitás a természetben előforduló instabil izotópokban megfigyelt radioaktivitásnak nevezik. Mesterséges radioaktivitás magreakciók eredményeként kapott izotópok radioaktivitásának nevezzük.

2. Jellemzően minden típusú radioaktivitást gamma-sugárzás - kemény, rövidhullámú elektromos hullám - kibocsátása kísér. A gammasugárzás a radioaktív átalakulások gerjesztett termékeinek energiájának csökkentésének fő formája. A radioaktív bomláson átmenő atommagot ún anyai; feltörekvő leányvállalat az atommag általában gerjesztettnek bizonyul, és az alapállapotba való átmenetét g-foton kibocsátása kíséri.

3. Alfa bomlásúgynevezett a-részecskék kibocsátása egyes kémiai elemek magjai által. Az alfa-bomlás a tömegszámú nehéz atommagok tulajdonsága A>200 és nukleáris töltetek Z>82. Az ilyen atommagok belsejében izolált a-részecskék keletkeznek, amelyek mindegyike két protonból és két neutronból áll, i.e. egy elem atomja keletkezik, eltolódik az elemek periódusos rendszerének táblázatában D.I. Mengyelejev (PSE) két cella az eredeti radioaktív elemtől balra, tömegszáma 4 egységnél kisebb(Soddy-Faience szabály):

4. A béta-bomlás kifejezés háromféle nukleáris átalakulásra utal: elektronikus(Zenekar pozitronikus(b+) lebomlik, valamint elektronikus rögzítés.

A b-bomlás túlnyomórészt a neutronokban viszonylag gazdag atommagokban megy végbe. Ebben az esetben az atommag neutronja nulla töltésű és tömegű protonná, elektronná és antineutrínóvá () bomlik.

A b-bomlás során az izotóp tömegszáma nem változik, mivel a protonok és neutronok összszáma megmarad, a töltés pedig 1-gyel nő. a kapott kémiai elem atomját a PSE egy cellával jobbra tolja az eredeti elemtől, de a tömegszáma nem változik(Soddy-Faience szabály):

A b+- bomlás túlnyomórészt a viszonylag protonban gazdag atommagokban megy végbe. Ebben az esetben az atommag protonja neutronná, pozitronná és neutrínóvá bomlik ().

.

A b+ bomlás során az izotóp tömegszáma nem változik, mivel a protonok és neutronok összszáma megmarad, a töltés pedig 1-gyel csökken. a keletkező kémiai elem atomját a PSE egy cellával balra tolja az eredeti elemtől, de tömegszáma nem változik(Soddy-Faience szabály):

5. Elektronbefogás esetén az átalakulás abból áll, hogy az atommaghoz legközelebbi rétegben az egyik elektron eltűnik. A proton neutronná alakulva „befog” egy elektront; Innen származik az „elektronikus rögzítés” kifejezés. Az elektronikus rögzítést a b±-rögzítéssel ellentétben jellegzetes röntgensugárzás kíséri.

6. a b-bomlás természetesen radioaktív és mesterségesen radioaktív atommagokban is előfordul; A b+ bomlás csak a mesterséges radioaktivitás jelenségére jellemző.

7. g-sugárzás: Az atommag gerjesztésekor rövid hullámhosszú és magas frekvenciájú elektromágneses sugárzást bocsát ki, amely durvább és áthatóbb, mint a röntgensugárzás. Ennek eredményeként az atommag energiája csökken, de az atommag tömegszáma és töltése változatlan marad. Ezért nem figyelhető meg egy kémiai elem átalakulása egy másikba, és az atommag kevésbé gerjesztett állapotba kerül.