Строение
атомного ядра. Атом является сложной системой, в состав которой входят определенные
частицы. Английский физик Э. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель
строения атома
ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ
АТОМНЫХ ЯДЕР И ДЕФЕКТ МАСС Ядра атомов представляют собой сильно связанные системы
из большого числа нуклонов.
Ядерная
реакция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их
взаимодействии с элементарными частицами, гамма квантами и друг с другом, часто
приводящий к выделению колоссальной энергии. Спонтанные (происходящие без воздействия
налетающих частиц) процессы в ядрах — например , радиоактивный распад — обычно
не относят к ядерным реакциям
Закон
радиоактивного распада. В любом образце радиоактивного вещества содержится
огромное число радиоактивных атомов. Так как радиоактивный распад имеет случайный
характер и не зависит от внешних условий, то закон убывания количества N (t) нераспавшихся
к данному моменту времени t ядер может служить важной статистической характеристикой
процесса радиоактивного распада
Цепная
ядерная реакция. Деление ядер урана было открыто в 1938 г. немецкими учеными
О. Ганом и Ф. Штрассманом. Им удалось установить, что при бомбардировке ядер урана
нейтронами образуются элементы средней части периодической системы: барий, криптон
и др. Правильное толкование этому факту дали австрийский физик Л. Мейтнер и английский
физик О. Фриш. Они объяснили появление этих элементов распадом ядер урана, захватившего
нейтрон, на две примерно равные части. Это явление получило название деления ядер,
а образующиеся ядра — осколков деления.
Ядерный
реактор. Термоядерный синтез
Реакторы
на быстрых нейтронах: Построены реакторы, работающие без замедлителя на быстрых
нейтронах. Вероятность деления, вызванного быстрыми нейтронами мала такие реакторы
не могут работать на естественном уране. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной
смеси, содержащей не менее 15% изотопа .
Элементарная
частица – мельчайшие частицы материи, подчиненные условию, что они не являются
атомными ядрами и атомами (исключение составляет протон); по этой причине их называют
субъядерными.
Позитрон. Аннигиляция.Взаимные
превращения элементарных частиц Открытие позитрона, частицы по своим характеристикам
похожей на электрон, но имеющей в отличие от электрона положительный единичный
заряд, было исключительно важным событием в физике. Еще в 1928 году П. Дирак
предложил уравнение для описания релятивистской квантовой механики электрона.
Радиоактивность
- отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать.
И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле
задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения
самой Земли.
Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого,
как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов
лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство.
Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек
слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах
радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального
явления не прошло еще и ста лет.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель
положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками
какого-то минерала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему
удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану.
Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению,
которая и ввела в обиход слово "радиоактивность". В 1898 году она и
ее муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения таинственным образом превращается
в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием
в память о родине Марии Кюри, а еще один - радием, поскольку по-латыни это слово
означает "испускающий лучи". И открытие Беккереля, и исследования супругов
Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном мире - открытием
в 1895 году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего
их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена.
Беккерель
один из первых столкнулся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения:
речь идет о его воздействии на ткани живого организма. Беккерель положил пробирку
с радием в карман и получил в результате ожог кожи. Мария Кюри умерла, по всей
видимости, от одного из злокачественных заболеваний крови, поскольку слишком часто
подвергалась воздействию радиоактивного излучения. По крайней мере 336 человек,
работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения.
Несмотря
на это, небольшая группа талантливых и большей частью молодых ученых направила
свои усилия на разгадку одной из самых волнующих загадок всех времен, стремясь
проникнуть в самые сокровенные тайны материи. К сожалению, результатам их поисков
суждено было, воплотиться в атомную бомбу в 1945 году.
Взрывы этих бомб в конце
второй мировой войны привели к колоссальным человеческим жертвам. Но практическим
воплощением их поисков явилось также создание в 1956 году первой промышленной
атомной электростанции в Колдер Холле (Великобритания) [Первая в мире атомная
электростанция была пущена в Советском Союзе в июне 1954 года. - Прим. ред.].
Следует добавить, что буквально с момента открытия рентгеновских лучей они стали
применяться в медицине, и сфера их использования все расширяется.