ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА РАДИОАКТИВНОСТЬ
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА РАДИОАКТИВНОСТЬ.
Радиоактивность — свойство ядер определенных (нестабильных) элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с испусканием радиоактивного излучения.
Три вида радиоактивного излучения:
1. — излучение – это заряженные частицы с высокой кинетической энергией, состоящие из двух протонов и двух нейтронов —
, т. е. ядра гелия
.
2. — излучение – это заряженные частицы с высокой кинетической энергией, и представляющие собой электроны
или позитроны
.
3. — излучение – это электромагнитное излучение, отличающееся высокой энергией фотонов и соответственно малой длиной волны (
).
Основные свойства радиоактивного излучения:
1. Проникающая способность. Она характеризуется пробегом в воздухе, т. е. наибольшим расстоянием, которое частица проходит в воздухе. В результате -частица, присоединяя два электрона превращается в атом гелия,
-частицы присоединяются к атомам вещества,
-фотоны поглощаются.
2. Ионизирующая способность радиоактивного излучения пропорциональна кинетической энергии частиц и квадрату их заряда. Чем выше ионизирующая способность радиоактивного излучения, тем меньше его проникающая способность и наоборот.
Основной закон радиоактивного распада. Статистической величиной, описывающей распад, является вероятность распада одного ядра за единицу времени (
называется постоянной распада) и время жизни ядра
:
.
и
зависят от природы элемента.
Формулировка основного закона: За один и тот промежуток времени распадается одна и та же часть от имеющихся в наличии, т. е. нераспавшихся ядер, независимо от их абсолютного числа.
,
,
,
, где
— исходное число ядер,
-число ядер, имеющихся в наличии, т. е. нераспавшихся ко времени t,
-постоянная распада.
Важной характеристикой радиоактивных элементов, по которой их обычно и сравнивают, является период полураспада. Т – это время, за которое распадается половина исходного количества ядер. Найдем Т: ,
.
Период полураспада для различных элементов имеет значения от долей секунды (для лития ) до миллионов лет (для урана
).
Активность препарата — это общее количество распадов, происходящих в данном количестве (массе) радиоактивного элемента в единицу времени ,
т. е. активность – абсолютная скорость распада данного радиоактивного элемента, препарата.
Она зависит как от природы элемента, так и от наличного количества ядер.
. Для данного элемента (T=const) активность пропорциональна его количеству (массе). Со временем активность уменьшается по экспоненциальному закону
.
Единицы активности А: В СИ – распад/сек; = 1 беккерель=1 Бк.
Вне системы – Кюри (Ки) – активность радиоактивного изотопа, в котором в 1 сек происходит распадов, — Резерфорд – 1(Рд)=
.