Elementarteilchen. Nennpartikel A b Partikel

B-PARTIKEL

siehe Betateilchen.

Medizinische Begriffe. 2012

Siehe auch Interpretationen, Synonyme, Bedeutungen des Wortes und was ein B-PARTIKEL auf Russisch in Wörterbüchern, Enzyklopädien und Nachschlagewerken ist:

• PARTIKEL
  oder ein Molekül - siehe Chemie, ...
• PARTIKEL im enzyklopädischen Wörterbuch:
  1, -s, f. 1. Ein kleiner Teil, Grad, Menge von etwas. Der kleinste Teil des Talents. 2. Dasselbe wie elementarer Stundentyp (spez.). …
• PARTIKEL in der Enzyklopädie von Brockhaus und Efron:
  oder ein Molekül? siehe Chemie, ...
• PARTIKEL im voll akzentuierten Paradigma nach Zaliznyak:
  Teile „tsy, Teile“ tsy, Teile „tsy, Teile“ ts, Teile „tse, Teile“ tsam, Teile „tsu, Teile“ tsy, Teile „tsei, Teile“ tsey, Teile „tsami, Teile“ tse, .. .
• PARTIKEL im Thesaurus des russischen Geschäftsvokabulars:
  Syn: Funke, Korn, ...
• PARTIKEL im russischen Thesaurus:
  Syn: Funke, Korn, ...
• PARTIKEL im Wörterbuch der Synonyme der russischen Sprache:
  Syn: Funke, Korn, ...
• PARTIKEL im neuen erläuternden und abgeleiteten Wörterbuch der russischen Sprache Efremova:
  1. g. 1) a) Ein kleiner Teil, ein kleiner Bruchteil von etw. ganz. b) trans. Kleines Maß, kleine Menge; Getreide. 2) Das einfachste, elementarste ...
• PARTIKEL im vollständigen Rechtschreibwörterbuch der russischen Sprache:
  Teilchen, -s, tv. …
• PARTIKEL im Rechtschreibwörterbuch:
  Teilchen, -s, tv. …
• PARTIKEL im Wörterbuch der russischen Sprache Ozhegov:
  1 kleiner Teil, Grad, Menge von etwas Der kleinste Teil des Talents. Partikel 2 In der Grammatik: ein Funktionswort, das an der Bildung von Formen beteiligt ist ...
• PARTIKEL in Dahls Wörterbuch:
  (Abkürzung) Partikel (Teil von ...
• PARTIKEL im Erklärwörterbuch der russischen Sprache Uschakow:
  Teilchen, g. 1. Ein kleiner Anteil, ein Teil von etwas. Das kleinste Staubkorn. Ich bin in dieser Minute bereit, meine Kinder, meinen Nachlass und alles, was ...
• PARTIKEL im erklärenden Wörterbuch von Efremova:
  Teilchen 1. g. 1) a) Ein kleiner Teil, ein kleiner Bruchteil von etw. ganz. b) trans. Kleines Maß, kleine Menge; Getreide. 2) Das einfachste, ...
• PARTIKEL im neuen Wörterbuch der russischen Sprache Efremova:
  ich 1. Ein kleiner Teil, ein kleiner Bruchteil von etwas Ganzem. ott. trans. Kleines Maß, kleine Menge; Getreide. 2. Der einfachste, elementarste Teil ...
• PARTIKEL im großen modernen erklärenden Wörterbuch der russischen Sprache:
  ich 1. Ein kleiner Teil, ein Teil von etwas Ganzem. 2. Eine kleine Menge von etwas; Getreide. II gut. 1. Der einfachste, elementarste Teil in ...
• ELEMENTARTEILCHEN
  Partikel. Einführung. E. h. im genauen Sinne dieses Begriffs sind primäre, weitere unzersetzbare Teilchen, von denen nach Annahme ...
• TEILCHENBESCHLEUNIGER in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  geladene Teilchen - Geräte zur Gewinnung geladener Teilchen (Elektronen, Protonen, Atomkerne, Ionen) hoher Energie. Die Beschleunigung erfolgt elektrisch...
• Quantenfeldtheorie in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  Feldtheorie. Quantenfeldtheorie - Quantentheorie von Systemen mit unendlich vielen Freiheitsgraden (physikalische Felder).K. etc., ...
• QUANTENMECHANIK in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  Mechanik Wellenmechanik, eine Theorie, die die Art und Weise der Beschreibung und die Bewegungsgesetze von Mikroteilchen (Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Atomkerne) und ihrer Systeme aufstellt ...
• ANTIPARTIKEL in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  eine Gruppe von Elementarteilchen, die dieselben Massenwerte und andere physikalische Eigenschaften haben wie ihre "Zwillinge" - Teilchen, aber ...
• Alpha-Zerfall in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  (a-Zerfall), die Emission von Alpha-Teilchen durch Atomkerne beim spontanen (spontanen) radioaktiven Zerfall (siehe Radioaktivität). Bei A. - Fluss. von radioaktiv ("Eltern") ...
• AUTOPHASING in der Großen Sowjetischen Enzyklopädie, TSB:
  ein Phänomen, das die Beschleunigung von Elektronen, Protonen, Alphateilchen, mehrfach geladenen Ionen auf hohe Energien (von mehreren MeV bis zu Hunderten von GeV) in den meisten ...
• ELEKTROMETALLURGIE
• FRANZENSBAD im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  (Franzensbad oder Kaiser-Franzensbad) ist ein berühmter österreichischer Kurort in der Tschechischen Republik, 41/2 km von der Stadt Eger entfernt, auf einer Höhe von 450 m über …
• PORZELLAN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  (Prod.). - F. bezieht sich auf die Abteilung für Keramikprodukte (siehe Keramikherstellung) mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Schädel; aus Steinprodukten (gr?s) ...
• PHYSIKALISCHE TABELLEN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Physikalische Thermometer sind eine Reihe numerischer Daten, die die physikalischen Eigenschaften verschiedener Substanzen charakterisieren. In solchen T. werden üblicherweise solche Daten abgelegt, die ...
• TABELLEN ZUR UMRECHNUNG VON METRISCHEN DEZIMALMASSEN IN RUSSISCH UND RUSSISCH - IN METRISCH im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Im Enzyklopädischen Wörterbuch wird die Verwendung von Dezimalmaßen im Allgemeinen akzeptiert, deren System aufgrund seiner Einfachheit verspricht, bald international zu werden. Seine Haupteinheit ...
• Streiks der Arbeiter im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  I Im engeren Sinne bezeichnet S. die gemeinsame Beendigung der Arbeit für den Unternehmer, um von ihm für die Arbeitnehmer einträglichere Ziele zu erreichen ...
• ALKOHOLMETRIE im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  S. oder Alkoholimetrie ist eine Reihe von Methoden zur Bestimmung der Alkoholmenge (wasserfreier Alkohol, Ethylalkohol) in verschiedenen Arten von alkoholischen Flüssigkeiten, ...
• ALKOHOL, PRODUKTION UND KONSUM im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Die Produktion von S. in Russland entstand einige Zeit später, nachdem es in Westeuropa entdeckt und verbreitet worden war, d.h. ...
• SCHWEFEL, CHEMISCHES ELEMENT im Lexikon von Brockhaus und Euphron.
• ZUCKERRÜBE im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
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• SANITÄRE BEDINGUNGEN IM BERGBAU im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  \[Dieser Artikel wird hier als Ergänzung zu den Artikeln Bergleute, Bergpolizei und Bergbau platziert.\]. - Die Anzahl der am Bergbau beteiligten Arbeiter von ...
• Rybinsk im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Kreisstadt der Provinz Jaroslawl, an der Wolga, am Zusammenfluss des Flusses Tscheremcha. Der Fluss Sheksna mündet in die Wolga gegen die Stadt. …
• RUSSLAND. WIRTSCHAFTSABTEILUNG: VERSICHERUNGEN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  1) Allgemeine Übersicht. Derzeit sind in R. folgende Formen von Versicherungsorganisationen tätig: 1) Regierungsbehörden, 2) Zemstvo-Institutionen, 3) ...
• RUSSLAND. WIRTSCHAFTSABTEILUNG: KOMMUNIKATIONSWEGE im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  I I. Die ersten historischen Informationen, die auf eine Art der Organisation des Straßenbaus in R. hindeuten, stammen aus dem 17. Jahrhundert. und zeige auf...
• FRUCHTBARKEIT im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  oder Fruchtbarkeit der Bevölkerung - das Verhältnis der Zahl der Geburten zur Zahl der Einwohner zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem bestimmten Gebiet. Von den Ländern, über die ...
• ECHTE SCHULEN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Die Anfangsgeschichte der R.-Schulen im Westen ist eng mit der Geschichte der realen Bildung in Deutschland verbunden, die erstmals den Namen Realschule verwendete ...
• RENNEN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  oder Rasse der Menschheit. - Die Existenz körperlicher Unterschiede zwischen Menschen oder die Aufteilung der Menschheit in getrennte Rassen wird von mehr oder weniger allen anerkannt ...
• KOSTEN DER STADT im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Nach der Stadtordnung von 1892 gehören folgende Posten der R. zu den Mitteln der städtischen Ansiedlung: die Aufrechterhaltung der städtischen öffentlichen Verwaltung und die Herstellung von Renten ...
• WEIZEN IN LANDWIRTSCHAFT UND WIRTSCHAFT im Lexikon von Brockhaus und Euphron.
• ORGANISATION DER TRUPPEN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Die Hauptprinzipien der O.-Truppen werden von ihrem Zweck bestimmt: die bewaffnete Kraft des Staates zu sein. Von außen wird die Verbindung zwischen Armee und Staat durch die Vorherrschaft ausgedrückt ...
• GEHALT BARGELD im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  1) in der Militärabteilung - sie haben wie O. in der Marineabteilung unterschiedliche Bedeutungen, einerseits für Offiziere und ...
• BAHN MOSKAU-JAROSLAWSK-ARCHANGELSK im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Der Anfang dieses heute bedeutenden Eisenbahnnetzes war die M.-Jaroslawl-Eisenbahn, die schon vor der Veröffentlichung der Satzung der Gesellschaft existierte. dor. Linie Moskau - ...
• MOSKAU-KURSKAJA, MOSKAU-NISCHNI NOWGORODSKAJA UND MUROMSK-EISENBAHN im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  Regierung; Verwaltung in Moskau. Besteht aus Linien: M.-Kursk 503 Jahrhundert, M.-Nischni Nowgorod 410 Jahrhundert. und Muromskaya 107 c., insgesamt 1020 c. …
• MARIINSKY-SYSTEM im Lexikon von Brockhaus und Euphron:
  I ist die wichtigste Wasserstraße, die die Wolga mit dem Hafen von St. Petersburg verbindet. Die Hauptteile des Systems: der Sheksna-Fluss, Beloozero, der Kovzha-Fluss (Kaspisches ...

1.2. Eigenschaften β -Strahlung

Betastrahlung ( b -Teilchen) ist ein Strom von Elektronen (Positronen), von denen jedes eine Ladung hat, die gleich einer Elementarladung ist, 4,8 × 10 – 10 elektrostatische CGSE-Einheiten oder 1,6 10 –19 Coulomb. Menge, die übrig bleibt b -Teilchen ist gleich 1/1840 der elementaren Masse eines Wasserstoffatoms, (7000 mal weniger als die Masse α -Partikel) oder in absoluten Einheiten 9,1 × 10 -28 g b Partikel bewegen sich mit einer viel größeren Geschwindigkeit als α -Teilchen gleich » 0,988 (Einsteins Masse) der Lichtgeschwindigkeit, dann ist ihre Masse nach der relativistischen Gleichung zu berechnen:

wo dann - Ruhemasse (9,1 · 10 -28 g);

v - Geschwindigkeit β -Partikel;

C ist die Lichtgeschwindigkeit.

Für die Schnellsten β -Partikel m ≈ 16 m o .

Beim Ausstrahlen eines b -Teilchen die Seriennummer des Elements um eins erhöht (Emission eines Elektrons) oder verringert (Emission eines Positrons). Beta-Zerfall wird normalerweise von begleitet g -Strahlung. Jedes radioaktive Isotop emittiert einen Satz b -Teilchen mit sehr unterschiedlichen Energien, die jedoch eine bestimmte maximale Energie, die für ein bestimmtes Isotop charakteristisch ist, nicht überschreiten.

Energiespektren b -Strahlung sind in Abb. 1.5, 1.6. Zusätzlich zum kontinuierlichen Energiespektrum sind einige Radioelemente durch das Vorhandensein eines Linienspektrums gekennzeichnet, das mit der Extraktion von Sekundärelektronen durch g-Quanten aus den Elektronenbahnen des Atoms verbunden ist (das Phänomen der internen Umwandlung). Das passiert wann β - Der Zerfall durchläuft ein mittleres Energieniveau, und die Anregung kann nicht nur durch Emission entfernt werden γ -Quant, sondern auch durch Herausschlagen eines Elektrons aus der inneren Schale.

Allerdings die Nummer b -Partikel, die diesen Linien entsprechen, sind klein.

Die Kontinuität des Beta-Spektrums erklärt sich aus der gleichzeitigen Emission b -Teilchen und Neutrinos.

p = n + β + + η(Neutrino)

n = p + β - + η(Antineutrino)

Das Neutrino nimmt einen Teil der Beta-Zerfallsenergie auf.

Durchschnittliche Energie b -Teilchen ist gleich 1/3. E max und schwankt zwischen 0,25–0,45 E max für verschiedene Substanzen. Zwischen der maximalen Energie E max b -Strahlung und Zerfall konstant l Element Sergent hat das Verhältnis festgelegt (z E maximal > 0,5 Mev),

l = k∙E 5 max (1.12)

So ist z β - Strahlungsenergie β -Partikel größer sind, desto kürzer die Halbwertszeit. Zum Beispiel:

Pb 210 (RaD) T = 22 Jahre, E max = 0,014 MeV;

Bi 214 (RaC) T = 19,7 Monate, E max = 3,2 MeV.

1.2.1. Interaktion β - Strahlung mit Materie

Beim Interagieren β -Teilchen mit Materie sind folgende Fälle möglich:

a) Ionisation von Atomen. Es wird von einer charakteristischen Strahlung begleitet. Ionisierungsfähigkeit β -Teilchen hängt von ihrer Energie ab. Die spezifische Ionisation ist umso größer, je weniger Energie vorhanden ist β -Partikel. Zum Beispiel mit Energie β -Teilchen 0,04 MeV 200 Ionenpaare werden pro 1 cm Weg gebildet; 2 MeV - 25 Paare; 3 MeV - 4 Paare.

b) Anregung von Atomen. Es ist typisch für β -Partikel mit hoher Energie, wenn die Wechselwirkungszeit β -Teilchen mit einem Elektron sind wenige und die Ionisationswahrscheinlichkeit ist gering; in diesem Fall β -Partikel ein Elektron anregt, wird die Anregungsenergie durch Emission charakteristischer Röntgenstrahlen entfernt, und in Szintillatoren manifestiert sich ein erheblicher Teil der Anregungsenergie in Form einer Blitz-Szintillation (dh im sichtbaren Bereich).

c) Elastische Streuung. Tritt auf, wenn das elektrische Feld des Kerns (Elektron) abgelenkt wird β -Teilchen, während die Energie β - Partikel ändern sich nicht, nur die Richtung ändert sich (um einen kleinen Winkel);

d) Elektronenverzögerung im Coulomb-Feld des Kerns. Dabei entsteht elektromagnetische Strahlung mit umso größerer Energie, je größer die Beschleunigung ist, die das Elektron erfährt. Da einzelne Elektronen unterschiedliche Beschleunigungen erfahren, ist das Bremsstrahlungsspektrum kontinuierlich. Der Energieverlust für Bremsstrahlung wird bestimmt durch den Ausdruck: das Verhältnis der Energieverluste für Bremsstrahlung zu den Verlusten für Anregung und Ionisation:

Somit sind Verluste und Bremsstrahlung nur für hohe Elektronenenergien mit großen Ordnungszahlen signifikant.

Für die meisten β -Teilchen liegt die maximale Energie im Bereich von 0,014–1,5 MeV, das können wir für 1 cm Wegstrecke annehmen β -Partikel bilden 100 - 200 Ionenpaare. α -Partikel pro 1 cm Weg bildet 25 - 60 Tausend Ionenpaare. Daher können wir davon ausgehen, dass die spezifische Ionisationskapazität β- -Strahlung ist um zwei Größenordnungen kleiner als die der α-Strahlung. Weniger Ionisation - Energie geht langsamer verloren, da die Ionisationsleistung (und die Anregungswahrscheinlichkeit) β -Partikel sind 2 Größenordnungen kleiner, was bedeutet, dass es 2 Größenordnungen langsamer abbremst, also ungefähr den Lauf β -Partikel sind 2 Größenordnungen größer als für α- Partikel. 10 mg / cm 2 100 \u003d 1000 mg / cm 2 ≈ 1 g / cm 2.

Alpha(a)-Strahlen- positiv geladene Heliumionen (He ++), die mit einer Geschwindigkeit von 14.000-20.000 km / h aus Atomkernen fliegen. Die Teilchenenergie beträgt 4-9 MeV. a-Strahlung wird in der Regel bei schweren und überwiegend natürlichen radioaktiven Elementen (Radium, Thorium etc.) beobachtet. Die Reichweite eines a-Teilchens in Luft nimmt mit zunehmender Energie der a-Strahlung zu.

Zum Beispiel, a-Teilchen von Thorium(Th232) mit einer Energie von 3,9 V MeV haben eine Lauflänge von 2,6 cm in Luft, und a-Teilchen von Radium C mit einer Energie von 7,68 MeV haben eine Lauflänge von 6,97 cm.Die minimale Absorberdicke, die für eine vollständige Absorption von Partikeln erforderlich ist, wird genannt die laufen diese Teilchen in einem gegebenen Stoff. Die Reichweiten von a-Teilchen in Wasser und Gewebe betragen 0,02-0,06 mm.

a-Teilchen vollständig von einem Stück Seidenpapier oder einer dünnen Aluminiumschicht absorbiert. Eine der wichtigsten Eigenschaften der Alphastrahlung ist ihre stark ionisierende Wirkung. Auf dem Weg der Bewegung bildet ein a-Teilchen in Gasen eine Vielzahl von Ionen. Beispielsweise erzeugt ein a-Teilchen in Luft bei 15° und 750 mm Druck je nach Energie 150.000–250.000 Ionenpaare.

Beispielsweise spezifische Ionisation in Luft a-Teilchen aus Radon mit einer Energie von 5,49 MeV sind 2500 Ionenpaare pro 1 mm Weg. Die Ionisationsdichte am Ende des α-Partikel-Laufs nimmt zu, sodass die Schädigung der Zellen am Ende des Laufs etwa 2-mal größer ist als am Beginn des Laufs.

Physikalische Eigenschaften von a-Teilchen Bestimmen Sie die Merkmale ihrer biologischen Wirkung auf den Körper und Methoden zum Schutz vor dieser Art von Strahlung. Eine externe Bestrahlung mit a-Strahlen ist ungefährlich, da es ausreicht, sich um einige (10-20) Zentimeter von der Quelle zu entfernen oder eine einfache Abschirmung aus Papier, Stoff, Aluminium und anderen gängigen Materialien so anzubringen, dass die Strahlung abfällt vollständig absorbiert.

der größte Gefahr a-Strahlen stellen dar, wenn sie getroffen und im Inneren radioaktive a-emittierende Elemente abgelagert werden. Dabei werden die Zellen und Gewebe des Körpers direkt mit a-Strahlen bestrahlt.

Beta(b)-Strahlen- ein Elektronenstrom, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 100.000 bis 300.000 km / s aus Atomkernen ausgestoßen wird. Die maximale Energie von p-Teilchen liegt im Bereich von 0,01 bis 10 MeV. Die Ladung des b-Teilchens ist in Vorzeichen und Betrag gleich der Ladung des Elektrons. Radioaktive Umwandlungen vom b-Zerfallstyp sind unter natürlichen und künstlichen radioaktiven Elementen weit verbreitet.

b-Strahlen haben eine viel größere Durchschlagskraft als a-Strahlen. Abhängig von der Energie der b-Strahlen reicht ihre Reichweite in der Luft von Bruchteilen eines Millimeters bis zu mehreren Metern. So beträgt die Reichweite von b-Teilchen mit einer Energie von 2-3 MeV in Luft 10-15 m und in Wasser und Gewebe wird sie in Millimetern gemessen. Beispielsweise beträgt die Reichweite von b-Teilchen, die von radioaktivem Phosphor (P32) mit einer maximalen Energie von 1,7 MeV im Gewebe emittiert werden, 8 mm.

b-Teilchen mit Energie, gleich 1 MeV, kann auf seinem Weg in der Luft etwa 30.000 Ionenpaare bilden. Die Ionisierungsfähigkeit von b-Teilchen ist um ein Vielfaches geringer als die von a-Teilchen gleicher Energie.

Exposition gegenüber b-Strahlen am Körper kann sich sowohl bei äußerer als auch innerer Bestrahlung manifestieren, im Falle der Einnahme von Wirkstoffen, die b-Partikel in den Körper abgeben. Zum Schutz vor b-Strahlen bei externer Bestrahlung müssen Schirme aus Materialien (Glas, Aluminium, Blei usw.) verwendet werden. Die Strahlungsintensität kann durch Vergrößern des Abstands von der Quelle reduziert werden.

Welche Kräfte halten also Neutronen und Protonen im Kern zusammen?

Elektrische Wechselwirkung ist mit einem Teilchen - einem Photon - verbunden. In ähnlicher Weise schlug Yukawa vor, dass die Anziehungskräfte zwischen einem Proton und einem Neutron eine besondere Art von Feld haben und dass sich die Schwingungen dieses Feldes wie Teilchen verhalten. Das bedeutet, dass es neben Neutronen und Protonen möglicherweise noch einige andere Teilchen auf der Welt gibt. Yukawa konnte die Eigenschaften dieser Teilchen aus den bereits bekannten Eigenschaften der Kernkräfte ableiten. Zum Beispiel sagte er voraus, dass sie eine 200- bis 300-mal größere Masse als ein Elektron haben sollten. Und, oh, ein Wunder – ein Teilchen mit einer solchen Masse wurde gerade in der kosmischen Strahlung entdeckt! Wenig später stellte sich jedoch heraus, dass es sich dabei keineswegs um dasselbe Teilchen handelte. Sie nannten es das Myon oder Myon.

Und doch wurde wenig später, 1947 oder 1948, ein Teilchen, das π-Meson oder Pion, entdeckt, das Yukawas Anforderungen entsprach. Es stellt sich heraus, dass, um Kernkräfte zu erhalten, dem Proton und dem Neutron ein Pion hinzugefügt werden muss. "Perfekt! - werden Sie ausrufen - Mit Hilfe dieser Theorie werden wir jetzt die Quantenkerndynamik aufbauen, und Pionen werden den Zwecken dienen, für die Yukawa sie eingeführt hat; Mal sehen, ob diese Theorie funktioniert, und wenn ja, werden wir alles erklären." Vergebliche Hoffnungen! Es stellte sich heraus, dass die Berechnungen in dieser Theorie so kompliziert sind, dass noch niemand in der Lage war, sie durchzuführen und irgendwelche Konsequenzen aus der Theorie zu ziehen, niemand hatte das Glück, sie mit Experimenten zu vergleichen. Und das schon seit fast 20 Jahren!

Irgendetwas stimmt nicht mit der Theorie überein; wir wissen nicht, ob es wahr ist oder nicht; aber wir wissen schon, dass ihm etwas fehlt, dass einige Unregelmäßigkeiten darin lauern. Während wir auf der Theorie herumtrampelten und versuchten, die Konsequenzen zu berechnen, entdeckten die Experimentatoren in dieser Zeit etwas. Nun, das gleiche μ-Meson oder Myon. Und wir wissen immer noch nicht, wofür es gut ist. Auch hier wurden viele „zusätzliche“ Teilchen in der kosmischen Strahlung gefunden. Bis heute gibt es bereits über 30 von ihnen, und der Zusammenhang zwischen ihnen ist immer noch schwer zu fassen, und es ist nicht klar, was die Natur von ihnen will und welche von ihnen von wem abhängen. Vor uns erscheinen all diese Teilchen noch nicht als unterschiedliche Manifestationen derselben Essenz, und die Tatsache, dass es eine Ansammlung unterschiedlicher Teilchen gibt, ist nur eine Widerspiegelung des Vorhandenseins inkohärenter Informationen ohne erträgliche Theorie. Nach den unbestreitbaren Erfolgen der Quantenelektrodynamik - einige Informationen aus der Kernphysik, Wissensfetzen, halb erfahren, halb theoretisch. Sie werden zum Beispiel nach der Art der Wechselwirkung eines Protons mit einem Neutron gefragt und schauen, was dabei herauskommt, ohne wirklich zu verstehen, woher diese Kräfte kommen. Über das Beschriebene hinaus gab es keine wesentlichen Fortschritte.

Aber schließlich gab es auch viele chemische Elemente, und plötzlich gelang es ihnen, eine Verbindung zwischen ihnen zu sehen, die durch das Periodensystem von Mendelejew ausgedrückt wird. Nehmen wir an, dass Kalium und Natrium – Substanzen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften – in der Tabelle in eine Spalte fallen. Also haben wir versucht, ein System wie das Periodensystem für neue Teilchen zu erstellen. Ein solcher Tisch wurde unabhängig von Gell-Mann in den USA und Nishijima in Japan vorgeschlagen. Grundlage ihrer Klassifizierung ist eine neue Zahl, wie eine elektrische Ladung. Sie ist jedem Teilchen zugeordnet und wird als seine „Fremdheit“ S bezeichnet. Diese Zahl ändert sich (ebenso wie die elektrische Ladung) bei den durch Kernkräfte hervorgerufenen Reaktionen nicht.

Im Tisch. 2.2 zeigt neue Partikel. Wir werden vorerst nicht im Detail darauf eingehen. Aber die Tabelle zeigt zumindest, wie wenig wir noch wissen. Unter dem Symbol jedes Teilchens steht seine Masse, ausgedrückt in bestimmten Einheiten namens Megaelektronenvolt oder MeV (1 MeV ist 1,782 * 10 -27 G). Wir gehen nicht auf die historischen Gründe ein, die die Einführung dieser Einheit erzwungen haben. Partikel sind in der obigen Tabelle massiver. In einer Spalte befinden sich Teilchen gleicher elektrischer Ladung, neutral - in der Mitte, positiv - rechts, negativ - links.

Partikel sind mit einer durchgezogenen Linie unterstrichen, "Resonanzen" - mit Strichen. Es gibt überhaupt keine Teilchen in der Tabelle: Es gibt kein Photon und Graviton, sehr wichtige Teilchen mit Null Masse und Ladung (sie fallen nicht in das Baryon-Meson-Lepton-Klassifikationsschema), und es gibt keine neuen Resonanzen (φ , f, Y * usw. .). Die Antiteilchen von Mesonen sind in der Tabelle angegeben, und für die Antiteilchen von Leptonen und Baryonen müsste eine neue Tabelle ähnlich dieser erstellt werden, jedoch nur gespiegelt bezüglich der Nullspalte. Obwohl alle Teilchen außer Elektron, Neutrino, Photon, Graviton und Proton instabil sind, werden ihre Zerfallsprodukte nur für Resonanzen geschrieben. Die Seltsamkeit von Leptonen wird auch nicht geschrieben, da dieses Konzept auf sie nicht anwendbar ist - sie interagieren nicht stark mit Kernen.

Teilchen, die mit einem Neutron und einem Proton zusammen sind, nennt man Baryonen. Dies ist ein „Lambda“ mit einer Masse von 1115,4 MeV und drei weitere „Sigmas“, genannt Sigma-Minus, Sigma-Null, Sigma-Plus, mit fast denselben Massen. Gruppen von Teilchen mit nahezu gleicher Masse (Differenz um 1-2%) werden Multipletts genannt. Alle Teilchen in einem Multiplett haben die gleiche Seltsamkeit. Das erste Multiplett ist ein Paar (Dublett) Proton - Neutron, dann kommt das Singulett (Einzel) Lambda, dann das Triplett (Triplett) Sigma, Dublett xi und Singulett Omega-Minus. Ab 1961 wurden neue schwere Teilchen entdeckt. Aber sind es Teilchen? Sie haben eine so kurze Lebensdauer (sie zerfallen, sobald sie gebildet werden), dass nicht bekannt ist, ob man sie neue Teilchen nennen oder sie als eine "resonante" Wechselwirkung zwischen ihren Zerfallsprodukten, sagen wir, Λ und π, zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachten soll Energie.

Für nukleare Wechselwirkungen werden neben Baryonen auch andere Teilchen benötigt - Mesonen. Dies sind zunächst drei Arten von Pionen (Plus, Null und Minus), die ein neues Triplett bilden. Es wurden auch neue Teilchen gefunden - K-Mesonen (dies ist ein Dublett K+ und K 0 ). Jedes Teilchen hat ein Antiteilchen, es sei denn, das Teilchen ist zufällig sein eigenes Antiteilchen, sagen wir π+ und π- sind die Antiteilchen des anderen, ein π 0 ist sein eigenes Antiteilchen. Antiteilchen und K- mit K + und K 0 mit K 0 `. Außerdem begannen wir nach 1961, neue Mesonen oder eine Art von Mesonen zu entdecken, die fast augenblicklich zerfallen. Eine solche Kuriosität heißt Omega, ω, ihre Masse beträgt 783, sie verwandelt sich in drei Pionen; es gibt eine andere Formation, aus der ein Paar Pionen gewonnen wird.

So wie einige Seltene Erden aus dem sehr erfolgreichen Periodensystem herausgefallen sind, so fallen auch einige Teilchen aus unserer Tabelle. Dies sind Teilchen, die nicht stark mit Kernen wechselwirken, nichts mit nuklearer Wechselwirkung zu tun haben und auch nicht stark miteinander wechselwirken (stark wird als eine starke Art der Wechselwirkung verstanden, die Atomenergie liefert). Diese Teilchen werden Leptonen genannt; dazu gehören das Elektron (ein sehr leichtes Teilchen mit einer Masse von 0,51 MeV) und das Myon (mit einer 206-fachen Masse eines Elektrons). Soweit wir aus allen Experimenten urteilen können, unterscheiden sich Elektron und Myon nur in der Masse. Alle Eigenschaften des Myons, alle seine Wechselwirkungen unterscheiden sich nicht von den Eigenschaften des Elektrons – nur eines ist schwerer als das andere. Warum es schwerer ist, was es nützt, wissen wir nicht. Neben ihnen gibt es auch eine neutrale Milbe - ein Neutrino mit einer Masse von Null. Außerdem ist jetzt bekannt, dass es zwei Arten von Neutrinos gibt: eine mit Elektronen und die andere mit Myonen.

Schließlich gibt es noch zwei weitere Teilchen, die ebenfalls nicht mit Kernen wechselwirken. Eines, das wir bereits kennen, ist ein Photon; und wenn das Gravitationsfeld auch quantenmechanische Eigenschaften hat (obwohl die Quantentheorie der Gravitation noch nicht entwickelt ist), dann gibt es vielleicht auch ein Gravitonteilchen mit Nullmasse.

Was ist „Masse Null“? Die Massen, die wir angegeben haben, sind die Massen ruhender Teilchen. Wenn ein Teilchen eine Masse von Null hat, bedeutet dies, dass es sich nicht traut, sich auszuruhen. Ein Photon steht nie still, seine Geschwindigkeit beträgt immer 300.000 km/sec. Wir werden immer noch die Relativitätstheorie verstehen und versuchen, tiefer in die Bedeutung des Massebegriffs einzutauchen.

Wir haben es also mit einer ganzen Reihe von Teilchen zu tun, die zusammengenommen ein sehr grundlegender Bestandteil der Materie zu sein scheinen. Glücklicherweise unterscheiden sich diese Teilchen nicht alle in ihrer Wechselwirkung voneinander. Anscheinend gibt es nur vier Arten von Wechselwirkungen zwischen ihnen. Wir listen sie in der Reihenfolge abnehmender Stärke auf: Kernkräfte, elektrische Wechselwirkungen (β-Zerfallswechselwirkung und Gravitation. Ein Photon wechselwirkt mit allen geladenen Teilchen mit einer Kraft, die durch eine konstante Zahl von 1/137 gekennzeichnet ist. Das detaillierte Gesetz dieser Verbindung ist bekannt - das ist Quantenelektrodynamik. Die Schwerkraft interagiert mit jeder Energie, aber extrem schwach, viel schwächer als Elektrizität. Und dieses Gesetz ist bekannt. Dann gibt es die sogenannten schwachen Zerfälle: β-Zerfall, aufgrund dessen das Neutron ziemlich langsam zerfällt ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino Hier wird das Gesetz verdeutlicht Und die sogenannte starke Wechselwirkung (die Bindung eines Mesons mit einem Baryon) hat eine Kraft, die auf dieser Skala gleich eins ist, und ihr Gesetz ist völlig unklar, obwohl einige Regeln sind bekannt, wie die Tatsache, dass sich die Anzahl der Baryonen bei keiner Reaktion ändert.

Die Situation, in der sich die moderne Physik befindet, muss als schrecklich bezeichnet werden. Ich würde es in diesen Worten zusammenfassen: Außerhalb des Kerns scheinen wir alles zu wissen; darin gilt die Quantenmechanik, Verstöße gegen ihre Prinzipien wurden dort nicht festgestellt.

Die Bühne, auf der all unser Wissen operiert, ist die relativistische Raumzeit; es ist möglich, dass auch die Schwerkraft damit verbunden ist. Wir wissen nicht, wie das Universum begann, und wir haben nie Experimente durchgeführt, um unsere Vorstellungen über die Raumzeit in kleinen Entfernungen genau zu testen, wir wissen nur, dass unsere Ansichten außerhalb dieser Entfernungen unfehlbar sind. Man könnte auch hinzufügen, dass die Spielregeln die Prinzipien der Quantenmechanik sind; und soweit wir wissen, gelten sie für neue Teilchen nicht schlechter als für alte. Die Suche nach dem Ursprung der Kernkräfte führt uns zu neuen Teilchen; aber all diese Entdeckungen stiften nur Verwirrung. Wir haben kein vollständiges Verständnis ihrer gegenseitigen Beziehungen, obwohl wir bereits einige auffällige Verbindungen zwischen ihnen gesehen haben. Offensichtlich nähern wir uns allmählich einem Verständnis der Welt der überatomaren Teilchen, aber es ist nicht bekannt, wie weit wir auf diesem Weg gegangen sind.

Natürlicher radioaktiver b-Zerfall besteht im spontanen Zerfall von Kernen unter Emission von b-Teilchen - Elektronen. Verschiebungsregel für

natürlicher (elektronischer) b-Zerfall wird durch den Ausdruck beschrieben:

ZXA® Z + 1 JA+ - 1 e 0 .(264)

Die Untersuchung des Energiespektrums von b-Teilchen zeigte, dass b-Teilchen im Gegensatz zum Spektrum von a-Teilchen ein kontinuierliches Spektrum von 0 bis E max aufweisen. Als b-Zerfall entdeckt wurde, musste Folgendes erklärt werden:

1) warum der Mutterkern immer Energie E max verliert, während die Energie von b-Teilchen kleiner als E max sein kann;

2) wie es entsteht -1e0 im b-Zerfall?, weil das Elektron nicht Teil des Kerns ist;

3) wenn während des b-Zerfalls fliegt - 1 und 0, dann wird der Drehimpulserhaltungssatz verletzt: Die Anzahl der Nukleonen ( SONDERN) ändert sich nicht, aber das Elektron hat einen Spin ½ħ, daher unterscheidet sich der Spin auf der rechten Seite der Beziehung (264) von dem Spin der linken Seite der Beziehung um ½ ħ.

Um aus der Schwierigkeit 1931 herauszukommen. Pauli schlug das abgesehen davon vor - 1 und 0 Während des b-Zerfalls fliegt ein weiteres Teilchen heraus - ein Neutrino (o o), dessen Masse viel kleiner als die Masse eines Elektrons ist, die Ladung 0 ist und der Spin s = ½ ħ. Dieses Teilchen trägt Energie Emax – Eβ und sorgt für die Umsetzung der Energie- und Impulserhaltungssätze. Es wurde 1956 experimentell entdeckt. Schwierigkeiten beim Nachweis von o o sind mit seiner geringen Masse und Neutralität verbunden. In dieser Hinsicht kann o o große Entfernungen zurücklegen, bevor es von Materie absorbiert wird. In Luft tritt ein Ionisationsakt unter Einwirkung von Neutrinos in einer Entfernung von etwa 500 km auf. Der Bereich von o o mit einer Energie von 1 MeV in Blei ~10 18 m. o o kann indirekt unter Verwendung des Gesetzes der Impulserhaltung im b-Zerfall gefunden werden: die Summe der Impulsvektoren - 1 e 0 , o o und der Rückstoßkern sollte gleich 0 sein. Experimente haben diese Erwartung bestätigt.

Da sich die Anzahl der Nukleonen beim b-Zerfall nicht ändert, die Ladung aber um 1 zunimmt, kann die einzige Erklärung für den b-Zerfall folgende sein: eine von auf 1 Kern verwandelt sich in 1 oder 1 mit Emission - 1 und 0 und Neutrinos:

o n 1 → 1 ð 1 + - 1 und 0+Überüber (265)

Es wurde festgestellt, dass natürlicher b-Zerfall emittiert Elektron Antineutrino - oÜber. Energetisch ist die Reaktion (265) günstig, da die Ruhemasse auf 1 mehr Ruhemasse 1 oder 1. So kostenlos war zu erwarten auf 1 radioaktiv. Dieses Phänomen wurde tatsächlich 1950 in hochenergetischen Neutronenflüssen entdeckt, die in Kernreaktoren entstehen, und dient als Bestätigung des b-Zerfallsmechanismus gemäß Schema (262).

Der betrachtete b-Zerfall wird als elektronisch bezeichnet. 1934 entdeckten Frederic und Joliot-Curie den künstlichen Positronen-b-Zerfall, bei dem ein Elektron-Antiteilchen, ein Positron und ein Neutrino, aus dem Kern entweichen (siehe Reaktion (263)). In diesem Fall verwandelt sich eines der Protonen des Kerns in ein Neutron:

1 r 1 → o n 1+ + 1 e 0+ o o (266)

Für ein freies Proton ist ein solcher Vorgang aus energetischen Gründen unmöglich, weil Die Masse eines Protons ist kleiner als die Masse eines Neutrons. Im Kern kann sich das Proton jedoch die benötigte Energie von anderen Nukleonen im Kern leihen. So kann die Reaktion (344) sowohl innerhalb des Kerns als auch für ein freies Neutron ablaufen, während die Reaktion (345) nur innerhalb des Kerns abläuft.

Die dritte Art von b-Zerfall ist K-Capture. In diesem Fall fängt der Kern spontan eines der Elektronen der K-Schale des Atoms ein. In diesem Fall verwandelt sich eines der Protonen des Kerns nach dem Schema in ein Neutron:

1 r 1 + - 1 e 0 → o n 1 + o o (267)

Bei dieser Art des b-Zerfalls fliegt nur ein Teilchen aus dem Kern - o o. Der K-Einfang wird von einer charakteristischen Röntgenemission begleitet.

Somit sind für alle Arten von b-Zerfällen nach den Schemata (265) - (267) alle Erhaltungssätze erfüllt: Energie, Masse, Ladung, Impuls, Drehimpuls.

Die Umwandlungen eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron und eines Protons in ein Neutron und ein Positron sind nicht auf intranukleare Kräfte zurückzuführen, sondern auf die Kräfte, die innerhalb der Nukleonen selbst wirken. An diese Kräfte gebunden Wechselwirkungen werden als schwach bezeichnet. Die schwache Wechselwirkung ist nicht nur viel schwächer als die starke, sondern auch die elektromagnetische Wechselwirkung, aber viel stärker als die gravitative. Die Stärke der Wechselwirkung kann anhand der Geschwindigkeit der Prozesse beurteilt werden, die sie bei Energien von ~1 GeV verursacht, die charakteristisch für die Elementarteilchenphysik sind. Bei solchen Energien laufen Prozesse aufgrund starker Wechselwirkung in ~10 -24 s ab, ein elektromagnetischer Prozess in ~10 -21 s, und die Zeit, die für Prozesse aufgrund schwacher Wechselwirkung charakteristisch ist, ist viel länger: ~10 -10 s, so dass in In der Welt der Elementarteilchen laufen schwache Prozesse extrem langsam ab.

Wenn b-Teilchen Materie passieren, verlieren sie ihre Energie. Die Geschwindigkeit der beim b-Zerfall entstehenden b-Elektronen kann sehr hoch sein – vergleichbar mit der Lichtgeschwindigkeit. Ihre Energieverluste in Materie entstehen durch Ionisation und Bremsstrahlung. Bremsstrahlung ist die Hauptquelle für Energieverluste für schnelle Elektronen, während für Protonen und schwerer geladene Kerne Bremsstrahlungsverluste unbedeutend sind. Beim niedrige Elektronenenergien die Hauptquelle der Energieverluste sind Ionisationsverluste. Es gibt einige kritische Elektronenenergie, bei dem die Bremsverluste gleich den Ionisationsverlusten werden. Für Wasser sind es etwa 100 MeV, für Blei etwa 10 MeV, für Luft mehrere zehn MeV. Die Absorption eines Stroms von b-Teilchen mit gleichen Geschwindigkeiten in einer homogenen Substanz gehorcht dem Exponentialgesetz N \u003d N 0 e - m x, wo N0 und N ist die Anzahl der b-Teilchen am Ein- und Ausgang einer Stoffschicht mit einer Dicke X, m- Absorptionskoeffizient. b _ Strahlung wird also in Materie stark gestreut m hängt nicht nur von der Substanz ab, sondern auch von der Größe und Form der Körper, auf die b _ -Strahlung fällt. Die Ionisationskapazität von b-Strahlen ist gering, etwa 100-mal kleiner als die von a-Teilchen. Daher ist die Durchdringungskraft von b-Teilchen viel größer als die von a-Teilchen. In Luft kann die Reichweite von b-Teilchen 200 m erreichen, in Blei bis zu 3 mm. Da b-Teilchen eine sehr kleine Masse und Einheitsladung haben, ist ihre Flugbahn im Medium eine gestrichelte Linie.

12.4.6 γ-Strahlen

Wie in Abschnitt 12.4.1 erwähnt, sind γ-Strahlen harte elektromagnetische Strahlung mit ausgeprägten Korpuskulareigenschaften. Konzepte γ-Zerfall existiert nicht. γ-Strahlen begleiten den a- und b-Zerfall immer dann, wenn sich der Tochterkern in einem angeregten Zustand befindet. Für jede Art von Atomkern gibt es einen diskreten Satz von g-Strahlungsfrequenzen, die durch die Gesamtheit der Energieniveaus im Atomkern bestimmt werden. Somit haben a- und g-Teilchen diskrete Emissionsspektren, und

b-Teilchen - kontinuierliche Spektren. Das Vorhandensein eines Linienspektrums von γ- und a-Strahlen ist von grundlegender Bedeutung und beweist, dass sich Atomkerne in bestimmten diskreten Zuständen befinden können.

Die Absorption von γ - Strahlen durch Materie erfolgt nach dem Gesetz:

ich = ich 0e-m x , (268)

wo Ich und Ich 0 - Intensitäten von γ - Strahlen vor und nach dem Durchgang durch eine Materieschicht mit einer Dicke X; μ ist der lineare Absorptionskoeffizient. Die Absorption von γ-Strahlen durch Materie erfolgt hauptsächlich aufgrund von drei Prozessen: dem photoelektrischen Effekt, dem Compton-Effekt und der Bildung von Elektron-Positron ( e+e-) Dampf. So μ kann als Summe dargestellt werden:

μ \u003d μ f + μ k + μ p.(269)

Wenn ein γ-Quant von der Elektronenhülle von Atomen absorbiert wird, tritt ein photoelektrischer Effekt auf, durch den Elektronen aus den inneren Schichten der Elektronenhülle ausbrechen. Dieser Vorgang wird aufgerufen photoelektrische Absorptionγ-Strahlen. Berechnungen zeigen, dass es bei Energien von γ - Quanten ≤ 0,5 MeV signifikant ist. Der Absorptionskoeffizient μ f hängt von der Ordnungszahl ab Z Substanzen und Wellenlängen von γ-Strahlen. Da die Energie von γ - Quanten im Vergleich zur Bindungsenergie von Elektronen in Atomen, in Molekülen oder im Kristallgitter einer Substanz zunimmt, nähert sich die Wechselwirkung von γ - Photonen mit Elektronen in der Natur immer mehr der Wechselwirkung mit freien Elektronen an. In diesem Fall passiert es Compton-Streuungγ - Strahlen auf Elektronen, gekennzeichnet durch den Streukoeffizienten μ to.

Bei einer Erhöhung der Energie von γ-Quanten auf Werte, die die doppelte Ruheenergie eines Elektrons 2 überschreiten m o c 2 (1,022 MeV) tritt eine ungewöhnlich große Absorption von γ-Strahlen auf, verbunden mit der Bildung von Elektron-Positron-Paaren, insbesondere in schweren Substanzen. Dieser Vorgang wird durch den Absorptionskoeffizienten charakterisiert μ p.

Die γ-Strahlung selbst hat ein relativ schwaches Ionisationsvermögen. Die Ionisierung des Mediums wird hauptsächlich durch Sekundärelektronen erzeugt, die bei allen drei Prozessen auftreten. γ - Strahlen - eine der durchdringendsten Strahlungen. Beispielsweise beträgt für härtere γ-Strahlen die Dicke der Halbabsorptionsschicht 1,6 cm in Blei, 2,4 cm in Eisen, 12 cm in Aluminium und 15 cm in Erde.