Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Правила смещения

Под радиоактивным распадом,или просто распадом,понимают естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Атомное ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским,возникающее ядро - дочерним.

Закон радиоактивного распада: число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненте

N = N₀·e^–λt

где N₀ - начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени t=0);

N - число нераспавшихся ядер в момент времени t;

l, с^-1 - постоянная радиоактивного распада.

Время τ = 1/λ, за которое количество нераспавшихся ядер уменьшится в e≈2,7 раза называют средним временем жизни радиоактивного ядра.

Период полураспада Т_1/2 - это время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер.

Величины T_1/2, λ и τ связаны соотношением:

АктивностьюАрадиоактивного изотопа называется число распадов, происходящих в 1 с:

, [A] = 1 Бк(беккерель)

Чаще используются внесистемная единица радиоактивности - Кюри (Ки).

(1 Ки = 3,7 ∙10¹⁰Бк).

Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения(правилами Содди-Фаянса),основанными на законах сохранения заряда (зарядового числа) и массы и позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра.

Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции

Ядерные реакции - это превращение одних атомных ядер в другие при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом, сопровождающиеся испусканием вторичных частиц или γ-квантов.

Наиболее распространённый вид ядерной реакции:

,                                     (3.2.11)

где Х- исходное ядро;

Y - конечное ядро;

а - бомбардирующая частица;

b - испускаемая частица.

При ядерных реакциях, также как и при распаде ядер, выполняются законы сохранения:

1) Закон сохранения электрического заряда (зарядового числа):

.

2) Закон сохранения массового числа (числа нуклонов):

.

3) Закон сохранения энергии:

Е_{до реакции} = Е_{после реакции}.

4) Закон сохранения импульса;

5) Закон сохранения момента импульса.

Ядерные реакции характеризуются энергией ядерной реакции Q (энергетическим выходом), равной разности суммарной энергии пары (X, a) до реакции и суммарной энергии пары (Y, b) после реакции:

,

где М_Х; М_а - массы исходных продуктов реакции;

М_Y; М_b - массы конечных продуктов реакции;

ΔМ=(М_Х+М_а)-(М_Y+М_b) - дефект масс ядерной реакции.

Примечание: Во внесистемных единицах энергия ядерной реакции равна

Q=931·ΔM, МэВ

где дефект массы ΔM выражается в атомных единицах массы (а.е.м.).

При Q>0 реакции идут с выделением энергии и называются экзотермическими, при Q<0 реакции идут с поглощением энергии и называются эндотермическими.