70
Мысал 1. 7-суретте Менделеев кестесіндегі алты элементтің атомдар
моделі келтірілген. Әрбір элементтің атомының құрылымы және электрондар
саны кӛрсетілген.
Сурет 7 – Атомның планетарлық моделі
Сонымен, бір жағынан Резерфорд тәжірибелері атомның планетарлық
моделін растайды. Екінші жағынан бірқатар тағайындалған эксперименттік
деректер мен заңдылықтарды атомның планетарлық моделіне сүйеніп және
классикалық физика кӛріністерін пайдаланып түсіндіру мүмкін болмайды.
Радиоактивтіліктің ыдырау заңы
Радиоактивті ыдырау деп ядролардың ӛздігінен табиғи радиоактивті
айналуы. Радиоактивті ыдырауға ұшырайтын ядро аналық, ал туындаған ядро
Сонымен гамма-сәулелену – радиоактивті айналулар кезінде қоздырылған
ӛнімдер энергияларының азаюының негізгі формасы.
Атомдық ядролардың ӛздігінен ыдырауы радиоактивтіліктің ыдырау
заңына бағынады
N
N
0
e
t
мұндағы
N
0
алғашқы t
0 уақыт мезетіндегі заттың берілген кӛлеміндегі
ядролардың саны, N
t
уақыт мезетіндегі сол кӛлеміндегі ядролардың саны,
ыдыраудың тҧрақтысы – 1 с ішінде ядроның ыдырау ықтималдылығы
деген мағынаға ие және бірлік уақыт ішінде ыдыраған ядролардың үлесіне тең.
Мысал 2. Атомдық ядролардың ыдырауы радиоактивтіліктің ыдырау
заңына сәйкес белгілі уақытта ыдыраған ядролардың саны кӛрсетілген.
71
Сурет 8 – Радиоактивті ыдыраудың экрандағы кӛрінісі
Радиоактивті ыдыраудың теориясы екі ұйғарымға негізделеді: 1) ыдырау
тұрақтысы сыртқы жағдайларға тәуелсіз; 2) dt уақыт ішінде ыдыраған
ядролардың саны нақты ядролар санына пропорционал (ядролар санының
кемуі:
dN
Ndt , олай болса, ыдырау заңын айнымалыларды бӛліп және
dN
dt
N
ӛрнегін интегралдап аламыз).
Альфа-ыдырау. Бета-ыдырау
Негізінен α-ыдырау ауыр ядроларға (A>200, Z>82) тән. Α-ыдырау ығысу
ережесіне бағынады, мысалы,
238
92
уран изотопының ыдырауы нәтижесінде
234
90
торий элементі түзіледі:
238
U
234
Th
4
He
92
90
2
Заманауи кӛзқарастарға сәйкес α-бӛлшектер екі протон мен екі
нейтронның бірігуі салдарынан ауыр ядроның ішінде түзіледі. Осылай
түзілген бӛлшек жеке протондарға қарағанда ядрода қалған протоннан
күштірек тебіледі. Бір уақытта α-бӛлшек жеке нуклондарға қарағанда ядродағы
нуклондарға аздау ядролық тартылу ұшырайды.
Ыдырау кезіндегі ұшып шыққан α-бӛлшектердің энергиясы ӛте жоғары –
1,4/2*10
7
м/с, бұл 4/8,8 МэВ энергияға сәйкес келеді. Резерфорд тәжірибелері
кӛрсеткендей, тіпті мұндай жылдамдығы бар α-бӛлшектер де ядроға ядролық
күштердің әсері басталатын арақашықтыққа жақындай алмайды және ядрода α-
бӛлшектің шашырауы тек кулондық әсерлесумен түсіндіріледі. Сонымен,
мынадай қорытынды жасауға болады, ядро биіктігі 8,8 МэВ-тан кем емес
потенциалдық тосқауылмен қоршалған.
U
Th
72
1
1
0
1
1
0
1
0 e
«Бета-ыдырау» термині ядролық түрленудің үш типін белгілейді:
электронды
және позитронды
ыдыраулар, сондай-ақ электронды
қармау (басқа аты –
е
- қармау немесе
К -қармау).
Түрленудің алғашқы екі түрінде ядро электрон
0
(позитрон
0
е
) және
электронды антинейтрино
0
~
(электронды нейтрино
0
) шығарады.
0 е
0 е
электрондар ядроның ішінде ядродағы нуклонның бір түрінен басқа түріне
– нейтроннан протонға немесе протоннан нейтронға – түрленген кезде ӛтетін
процестердің нәтижесінде туындайды.
1
n
1
p
0
e
0
~
(
- ыдырау)
0
1
1
0 e
1
p
1
n
0
e
0
(
- ыдырау)
мұнда
1
және
1
– нейтрон мен протонның белгіленуі.
Нейтронның тыныштық энгергиясы сутегі атомының тыныштық
энергиясынан 782 кэВ-қа артық.
Сурет 9 – Бета-ыдырау кезінде шығарылған электрондардың энергетикалық
спектрінің графигі
Осы энергияның есебінен нейтронның протонға ӛздігінен түрленуі –
-
ыдырау және ядродан тыс түрленуі орын алады. Шынында да,
электрондар
еркін нейтрондардың радиоактивті ыдырауы кезінде туады және 782 кэВ
энергияға ие.
Еркін протондар үшін
- ыдырау байқалмайды, бірақ та ядрода
байланған протон үшін бӛлшектердің ядролық әсерлесуінен, бұл реакция
энергетикалық тұрғыдан мүмкін болады
Бета-ыдырау кезінде шығарылған электрондардың энергетикалық спектрі
спектр энергиясының жоғарғы шекарасына
Е
max
дейін жойылатын үздіксіз
болып табылады. Бета-ыдырау кезінде ядроның жоғалтатын толық энергиясы
барлық уақытта
Е
max
-ға тең, бірақ ол электрон мен антинейтрино арасында
әртүрлі таралады. Электрон энергиясының максимал мәні
Е
Е
max
барлық энергияны электрон алып кететінін білдіреді, электрон энергиясының
нӛлдік мәні барлық энергия антинейтриномен кететініне сәйкес келеді.
е
n
p
Достарыңызбен бөлісу: |
