Alkuainehiukkanen. Nimelliset hiukkaset A b hiukkaset

B-HIUKKA

katso beetahiukkanen.

Lääketieteelliset termit. 2012

Katso myös sanan tulkintoja, synonyymejä, merkityksiä ja mikä on B-HIUKKA venäjäksi sanakirjoissa, tietosanakirjoissa ja hakuteoksissa:

• HIUKKANEN
  tai molekyyli - katso Kemia, ...
• HIUKKANEN tietosanakirjassa:
  1, -s, f. 1. Pieni osa, aste, määrä jotain. Lahjakkuuden pienin osa. 2. Sama kuin alkeistuntityyppi (spec.). …
• HIUKKANEN Brockhausin ja Efronin tietosanakirjassa:
  vai molekyyli? katso kemia,...
• HIUKKANEN Täysin korostetussa paradigmassa Zaliznyakin mukaan:
  osat "tsy, osat" tsy, osat "tsy, osat" ts, osat "tse, osat" tsam, osat "tsu, osat" tsy, osat "tsei, osat" tsey, osat "tsami, osat" tse, .. .
• HIUKKANEN Venäjän bisnessanaston synonyymisanastossa:
  Syn: kipinä, vilja, ...
• HIUKKANEN venäläisessä tesaurusessa:
  Syn: kipinä, vilja, ...
• HIUKKANEN venäjän kielen synonyymien sanakirjassa:
  Syn: kipinä, vilja, ...
• HIUKKANEN venäjän kielen Efremovan uudessa selittävässä ja johdannaissanakirjassa:
  1. g. 1) a) Pieni osa, pieni osa jtk koko. b) trans. Pieni aste, pieni määrä; viljaa. 2) Yksinkertaisin, alkeellisin ...
• HIUKKANEN Venäjän kielen täydellisessä oikeinkirjoitussanakirjassa:
  hiukkanen, -s, tv. …
• HIUKKANEN oikeinkirjoitussanakirjassa:
  hiukkanen, -s, tv. …
• HIUKKANEN venäjän kielen sanakirjassa Ozhegov:
  1 pieni osa, tutkinto, määrä jotain Pienin osa lahjakkuutta. partikkeli 2 Kieliopissa: funktiosana, joka osallistuu muotojen muodostukseen ...
• HIUKKA Dahlin sanakirjassa:
  (lyhenne) hiukkanen (osa ...
• HIUKKANEN Venäjän kielen selittävässä sanakirjassa Ushakov:
  hiukkasia, g. 1. Pieni osuus, osa jostakin. Pienin pölyhiukkanen. Olen valmis tällä hetkellä menettämään lapseni, omaisuuteni ja kaiken...
• HIUKKANEN Efremovan selittävässä sanakirjassa:
  hiukkanen 1. g. 1) a) Pieni osa, pieni osa jtk koko. b) trans. Pieni aste, pieni määrä; viljaa. 2) Yksinkertaisin...
• HIUKKANEN uudessa venäjän kielen sanakirjassa Efremova:
  minä 1. Pieni osa, pieni osa jostakin kokonaisesta. ott. trans. Pieni aste, pieni määrä; viljaa. 2. Yksinkertaisin, alkeellisin osa ...
• HIUKKANEN Suuressa nykyaikaisessa venäjän kielen selittävässä sanakirjassa:
  minä 1. Pieni osa, osuus jostakin kokonaisesta. 2. Pieni määrä jotain; viljaa. II hyvin. 1. Yksinkertaisin, alkeellisin osa...
• ALUEELLISET HIUKSET
  hiukkasia. Johdanto. E. h. ovat tämän termin tarkassa merkityksessä primaarisia, edelleen hajoamattomia hiukkasia, joista oletetaan ...
• HIUKKASKIIHDYTTIMET Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  varautuneet hiukkaset - laitteet korkean energian varautuneiden hiukkasten (elektronien, protonien, atomiytimien, ionien) saamiseksi. Kiihdytys tapahtuu sähköllä...
• KVANTTIKENTTÄTEORIA Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  kenttäteoria. Kvanttikenttäteoria - kvanttiteoria järjestelmistä, joissa on ääretön määrä vapausasteita (fysikaaliset kentät).K. jne., ...
• KVANTTIMEKANIIKKA Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  mekaniikka aaltomekaniikka, teoria, joka vahvistaa tavan ja liikelait mikrohiukkasten (alkuainehiukkasten, atomien, molekyylien, atomiytimien) ja niiden järjestelmien ...
• ANTIHIUKSET Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  ryhmä alkuainehiukkasia, joilla on samat massa- ja muut fysikaaliset ominaisuudet kuin niiden "kaksosilla" - hiukkasilla, mutta ...
• ALFA DECAY Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  (a-hajoaminen), atomiytimien alfa-hiukkasten päästöt spontaaniin (spontaaniin) radioaktiiviseen hajoamiseen (katso Radioaktiivisuus). A. - joella. radioaktiivisesta ("vanhemmista") ...
• AUTOMAATTIVAIHTO Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  ilmiö, joka varmistaa elektronien, protonien, alfahiukkasten, moninkertaistuvan varautuneiden ionien kiihtymisen korkeisiin energioihin (useista MeV satoihin GeV) useimmissa ...
• SÄHKÖMETALLURGIA
• FRANZENSBAD Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  (Franzensbad tai Kaiser-Franzensbad) on kuuluisa itävaltalainen lomakeskus Tšekin tasavallassa, 41/2 km Egerin kaupungista, 450 metrin korkeudessa…
• POSLIINI Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  (tuot.). - F. viittaa keraamisten tuotteiden osastoon (katso Keramiikkatuotanto), jonka kallo on nesteitä läpäisemätön; kivituotteista (gr? S) ...
• FYSIKAALISET taulukot Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Fysikaaliset lämpömittarit ovat joukko numeerisia tietoja, jotka kuvaavat eri aineiden fysikaalisia ominaisuuksia. Tällaiseen T.:iin sijoitetaan yleensä ne tiedot, jotka voivat ...
• TAULUKOT METRIKKEIDEN DESIMAALIMITTARIEN MUUNTAMISTA VENÄJÄKSI JA VENÄJÄ - MITTARIIKSI Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Ensyklopedisessa sanakirjassa desimaalilukujen käyttö on yleisesti hyväksyttyä, jonka järjestelmä lupaa yksinkertaisuutensa vuoksi pian kansainvälistyä. Sen pääyksikkö...
• TYÖNTEKIJÄN LAKKO Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  I Tarkassa merkityksessä S.:tä kutsutaan yrittäjän yhteiseksi irtisanomiseksi, jotta hänestä saataisiin kannattavampaa työntekijöille ...
• ALKOHOLMETRIA Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  S. tai alkoholimetria on joukko menetelmiä, joilla määritetään alkoholin (vedetön alkoholi, etyylialkoholi) määrä erilaisissa alkoholipitoisissa nesteissä, ...
• ALKOHOLI, TUOTANTO JA KULUTUS Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  S.:n tuotanto Venäjällä syntyi jonkin aikaa myöhemmin sen jälkeen, kun se löydettiin ja levisi Länsi-Eurooppaan, eli ...
• RIKKI, KEMIALLINEN ELEMENTTI Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa.
• SOKERIJUURIKAS Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  (maatalous) - S:n arvo kenttäkulttuurille ja kansantaloudelle. - Sokerin S. viljelypaikat Venäjällä. - Viljan koko...
• KAIVOSTEN SANITAARIOLOSUHTEET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  \[Tämä artikkeli on sijoitettu tähän lisäyksenä artikkeleihin Miners, Mountain Police ja Mining.\]. - Kaivostoimintaan osallistuvien työntekijöiden määrä alkaen ...
• Rybinsk Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Jaroslavlin maakunnan lääninkaupunki Volga-joen varrella Tšeremkha-joen yhtymäkohdassa. Sheksna-joki virtaa Volgaan kaupunkia vastaan. …
• VENÄJÄ. TALOUSOSASTO: VAKUUTUS Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  1) Yleiskatsaus. Tällä hetkellä R.:ssä toimivat seuraavat vakuutusorganisaatiot: 1) valtion virastot, 2) zemstvo-laitokset, 3) ...
• VENÄJÄ. TALOUDELLINEN OSASTO: VIESTINTÄREITIT Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  I I. Ensimmäiset historialliset tiedot, jotka viittaavat jonkinlaiseen tietöiden järjestämiseen R.:ssä, ovat peräisin 1600-luvulta. ja osoita...
• hedelmöitys Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  tai väestön hedelmällisyys - syntyneiden määrän suhde asukkaiden määrään tietyllä hetkellä tietyllä alueella. Maista, joista...
• OIKEA KOULUT Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  R.-koulujen alkuperäinen historia lännessä liittyy läheisesti reaaliopetuksen historiaan Saksassa, joka käytti ensimmäisenä nimeä Realschule ...
• KISAT Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  tai ihmisrotua. - Fyysisten erojen olemassaolo ihmisten välillä tai ihmiskunnan jakautuminen eri rotuihin tunnistaa enemmän tai vähemmän kaikki ...
• KAUPUNGIN KUSTANNUKSET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Vuoden 1892 kaupungin määräyksen mukaan seuraavat R:n erät kuuluvat kaupunkiasutuksen rahastoihin: kaupunkien julkishallinnon ylläpito ja eläkkeiden tuottaminen ...
• VEHNÄ MAATALOUSSA JA TALOUDESSA Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa.
• JOUKKOJEN ORGANISAATIO Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  O.-joukkojen pääperiaatteet määräytyvät sen tarkoituksen perusteella: olla valtion asevoimana. Ulkopuolelta armeijan ja valtion välistä yhteyttä ilmaisee ylivalta ...
• PALKKA KÄTEISTÄ Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  1) sotilasosastolla - niillä, kuten O:lla merivoimien osastolla, on erilaisia ​​merkityksiä, toisaalta upseereille ja ...
• MOSKVA-JAROSLAVSK-ARKANGELSK -RAUTATIE Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Tämän nyt merkittävän rautatieverkoston alku oli M.-Jaroslavlin rautatie, joka oli olemassa jo ennen seuran peruskirjan julkaisemista. dor. linja Moskova - ...
• MOSKVA-KURSKAJA, MOSKVA-NIŽNI NOVGORODSKAJA JA MUROMSK RAUTATIET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  hallitus; johto Moskovassa. Koostuu riveistä: M.-Kursk 503 luvulla, M.-Nizhny Novgorod 410 luvulla. ja Muromskaja 107 s., yhteensä 1020 s. …
• MARIINSKY JÄRJESTELMÄ Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Olen tärkein vesiväylistä, jotka yhdistävät Volga-joen Pietarin satamaan. Järjestelmän pääosat: Sheksna-joki, Beloozero, Kovzha-joki (Kaspian ...

1.2. Ominaisuudet β -säteilyä

Beetasäteily ( b -hiukkaset) on elektronien (positronien) virta, joista jokaisen varaus on yhtä suuri kuin yksi alkuvaraus, 4,8 × 10 - 10 CGSE sähköstaattista yksikköä tai 1,6 10 -19 kulonia. lepomassa b -hiukkanen on yhtä suuri kuin 1/1840 vetyatomin alkuainemassasta, (7000 kertaa vähemmän kuin massa α -hiukkaset) tai absoluuttisina yksikköinä 9,1 × 10 -28 g b hiukkaset liikkuvat paljon suuremmalla nopeudella kuin α -hiukkaset, jotka ovat » 0,988 (Einsteinin massa) valonnopeudesta, niin niiden massa tulee laskea relativistisen yhtälön mukaan:

missä sitten - lepomassa (9,1 x 10-28 g);

V - nopeus β -hiukkaset;

C on valon nopeus.

Nopeimmille β -hiukkasia m ≈ 16 m o .

Kun lähettää yhden b -hiukkaset alkuaineen sarjanumero kasvaa (elektronin emissio) tai pienenee (positronin emissio) yhdellä. Beta-hajoamiseen liittyy yleensä g -säteilyä. Jokainen radioaktiivinen isotooppi lähettää sarjan b -Hyvin erienergiset hiukkaset, jotka eivät kuitenkaan ylitä tietyn isotoopin tiettyä enimmäisenergiaominaispiirrettä.

Energiaspektrit b -säteily on esitetty kuvassa. 1.5, 1.6. Jatkuvan energiaspektrin lisäksi joillekin radioelementeille on ominaista viivaspektri, joka liittyy sekundäärielektronien erottamiseen g-kvanteilla atomin elektroniradalta (sisäisen muuntamisen ilmiö). Tämä tapahtuu, kun β - hajoaminen kulkee energian välitason kautta, ja viritystä voidaan poistaa paitsi emittoimalla γ -kvantti, mutta myös lyömällä elektronin sisäkuoresta.

Kuitenkin numero b -näitä viivoja vastaavat hiukkaset ovat pieniä.

Beetaspektrin jatkuvuus selittyy samanaikaisella emissiolla b -hiukkaset ja neutriinot.

p = n + β + + η(neutrino)

n = p + β - + η(antineutrino)

Neutriino ottaa osan beetan hajoamisenergiasta.

Keskimääräinen energia b -hiukkanen on yhtä suuri kuin 1/3. E max ja vaihtelee välillä 0,25–0,45 E max erilaisille aineille. Maksimienergian välillä E max b -säteily- ja hajoamisvakio l elementti Sergent määritti suhteen (for E max > 0,5 Mev),

l = k∙E 5 max (1,12)

Siten, varten β - säteilyenergia β -hiukkaset ovat suurempia, mitä lyhyempi puoliintumisaika. Esimerkiksi:

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

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

1.2.1. Vuorovaikutus β - säteily aineen kanssa

Vuorovaikutuksessa β -hiukkaset aineen kanssa, seuraavat tapaukset ovat mahdollisia:

a) Atomien ionisaatio. Siihen liittyy ominaista säteilyä. Ionisaatiokyky β -hiukkaset riippuvat niiden energiasta. Spesifinen ionisaatio on mitä suurempi, sitä vähemmän energiaa β -hiukkasia. Esimerkiksi energialla β -hiukkaset 0,04 MeV 200 paria ioneja muodostuu per 1 cm polkua; 2 MeV - 25 paria; 3 MeV - 4 paria.

b) Atomien viritys. Se on tyypillistä β -hiukkaset, joilla on korkea energia, kun vuorovaikutusaika β -hiukkasia, joissa on elektroni, on vähän ja ionisaation todennäköisyys on pieni; tässä tapauksessa β -hiukkanen virittää elektronin, viritysenergia poistetaan lähettämällä tunnusomaisia ​​röntgensäteitä, ja tuikeissa merkittävä osa viritysenergiasta ilmenee välähdyksenä - tuikena (eli näkyvällä alueella).

c) Elastinen sironta. Syntyy, kun ytimen (elektronin) sähkökenttä poikkeaa β -hiukkanen, kun taas energia β -hiukkaset eivät muutu, vain suunta muuttuu (pienellä kulmalla);

d) Elektronien hidastuminen ytimen Coulombin kentässä. Tässä tapauksessa sähkömagneettista säteilyä syntyy, mitä suuremmalla energialla on elektronin kokema kiihtyvyys. Koska yksittäiset elektronit kokevat erilaisia ​​kiihtyvyksiä, bremsstrahlung-spektri on jatkuva. Bremsstrahlungin energiahäviö määräytyy lausekkeella: Bremsstrahlungin energiahäviöiden suhde viritys- ja ionisaatiohäviöihin:

Siten häviöt ja häiriöt ovat merkittäviä vain suurilla elektronienergioilla, joilla on suuri atomiluku.

Useimmille β -hiukkasten enimmäisenergia on välillä 0,014–1,5 MeV, voidaan olettaa, että 1 cm:llä polkua β -hiukkaset muodostavat 100-200 paria ioneja. α -hiukkanen per 1 cm polku muodostaa 25 - 60 tuhatta ioniparia. Siksi voimme olettaa, että erityinen ionisaatiokapasiteetti β- säteily on kaksi suuruusluokkaa pienempi kuin α-säteily. Vähemmän ionisaatiota - energiaa menetetään hitaammin, koska ionisaatioteho (ja virityksen todennäköisyys) β -hiukkaset ovat 2 suuruusluokkaa pienempiä, mikä tarkoittaa, että se hidastaa 2 suuruusluokkaa hitaammin, eli suunnilleen ajon β -hiukkaset ovat 2 suuruusluokkaa suurempia kuin for α- hiukkasia. 10 mg / cm 2 100 \u003d 1 000 mg / cm 2 ≈ 1 g / cm 2.

Alfa(a)-säteet- positiivisesti varautuneet heliumionit (He ++), jotka lentävät ulos atomiytimistä nopeudella 14 000-20 000 km / h. Hiukkasenergia on 4-9 MeV. a-säteilyä havaitaan pääsääntöisesti raskaissa ja pääasiassa luonnollisissa radioaktiivisissa alkuaineissa (radium, torium jne.). A-hiukkasen kantama ilmassa kasvaa a-säteilyn energian kasvaessa.

Esimerkiksi, toriumin a-hiukkasia(Th232), jonka energia on 3,9 V MeV, kulkee 2,6 cm ilmassa ja radium C a-hiukkasten, joiden energia on 7,68 MeV, juoksu on 6,97 cm. Hiukkasten täydelliseen absorptioon vaadittava absorboijan vähimmäispaksuus on ns. ajaa nämä hiukkaset tietyssä aineessa. A-hiukkasten vaihteluvälit vedessä ja kudoksessa ovat 0,02-0,06 mm.

a-hiukkasia imeytyy kokonaan pehmopaperin palaan tai ohueen alumiinikerrokseen. Yksi alfasäteilyn tärkeimmistä ominaisuuksista on sen voimakas ionisoiva vaikutus. Liikkuessaan kaasuissa oleva a-hiukkanen muodostaa valtavan määrän ioneja. Esimerkiksi ilmassa 15° ja 750 mm paineessa yksi a-hiukkanen tuottaa 150 000 - 250 000 paria ioneja riippuen energiasta.

Esimerkiksi spesifinen ionisaatio ilmassa a-hiukkasia radonista, jonka energia on 5,49 MeV, on 2500 ioniparia 1 mm:n polkua kohti. Ionisaatiotiheys α-hiukkasajon lopussa kasvaa, joten soluvauriot ajon lopussa ovat noin 2 kertaa suuremmat kuin ajon alussa.

A-hiukkasten fysikaaliset ominaisuudet määrittää niiden biologisen vaikutuksen piirteet kehoon ja suojausmenetelmät tämäntyyppiseltä säteilyltä. Ulkoinen säteilytys a-säteillä ei ole vaarallista, koska riittää, että siirrytään muutaman (10-20) senttimetrin päässä lähteestä tai asennetaan yksinkertainen paperista, kankaasta, alumiinista ja muista tavallisista materiaaleista valmistettu seula niin, että säteily on täysin imeytynyt.

suurin vaara a-säteet edustavat osuessaan ja laskeutuessaan radioaktiivisten a-säteilevien elementtien sisään. Näissä tapauksissa kehon soluja ja kudoksia säteilytetään suoraan a-säteillä.

beeta(b)-säteet- elektronivirta, joka sinkoutuu atomiytimistä noin 100 000-300 000 km/s nopeudella. P-hiukkasten maksimienergia on välillä 0,01 - 10 MeV. B-hiukkasen varaus on etumerkillään ja suuruudeltaan yhtä suuri kuin elektronin varaus. B-hajoamistyypin radioaktiiviset muunnokset ovat yleisiä luonnollisten ja keinotekoisten radioaktiivisten alkuaineiden joukossa.

b-säteet niillä on paljon suurempi tunkeutumiskyky kuin a-säteillä. B-säteiden energiasta riippuen niiden kantama ilmassa vaihtelee millimetrin murto-osista useisiin metreihin. Siten b-hiukkasten, joiden energia on 2-3 MeV, alue ilmassa on 10-15 m, ja vedessä ja kudoksessa se mitataan millimetreinä. Esimerkiksi radioaktiivisen fosforin (P32) emittoimien b-hiukkasten alue, jonka enimmäisenergia on 1,7 MeV kudoksessa, on 8 mm.

b-hiukkanen, jolla on energiaa, joka vastaa 1 MeV, voi muodostaa noin 30 000 ioniparia matkallaan ilmassa. B-hiukkasten ionisointikyky on useita kertoja pienempi kuin samanenergiaisten a-hiukkasten.

Altistuminen b-säteille elimistössä voi ilmetä sekä ulkoisella että sisäisellä säteilyllä, jos nieltynä on aktiivisia aineita, jotka lähettävät b-hiukkasia kehoon. B-säteiltä suojautumiseksi ulkoisen säteilyn aikana on käytettävä materiaaleista valmistettuja näyttöjä (lasi, alumiini, lyijy jne.). Säteilyn voimakkuutta voidaan vähentää lisäämällä etäisyyttä lähteestä.

Joten mitkä ovat voimat, jotka pitävät neutroneja ja protoneja yhdessä ytimessä?

Sähköinen vuorovaikutus liittyy hiukkaseen - fotoniin. Samoin Yukawa ehdotti, että protonin ja neutronin välisillä vetovoimilla on erityinen kenttä ja että tämän kentän värähtelyt käyttäytyvät kuin hiukkaset. Tämä tarkoittaa, että on mahdollista, että neutronien ja protonien lisäksi maailmassa on joitain muitakin hiukkasia. Yukawa pystyi päättelemään näiden hiukkasten ominaisuudet jo tunnetuista ydinvoimien ominaisuuksista. Hän esimerkiksi ennusti, että niiden massan pitäisi olla 200-300 kertaa suurempi kuin elektronin. Ja voi ihme! - kosmisista säteistä löydettiin juuri niin suuri hiukkanen! Hieman myöhemmin kuitenkin kävi ilmi, että tämä ei ollut ollenkaan sama hiukkanen. He kutsuivat sitä myoniksi tai muuoniksi.

Ja kuitenkin, hieman myöhemmin, vuonna 1947 tai 1948, löydettiin hiukkanen, π-mesoni eli pioni, joka täytti Yukawan vaatimukset. Osoittautuu, että ydinvoimien saamiseksi protoniin ja neutroniin on lisättävä pioni. "Ihana! - huudahdat - Tämän teorian avulla rakennamme nyt kvanttiydindynamiikkaa, ja pionit palvelevat niitä tarkoituksia, joita varten Yukawa esitteli heidät; Katsotaan, toimiiko tämä teoria, ja jos toimii, selitämme kaiken." Turhat toiveet! Kävi ilmi, että tämän teorian laskelmat ovat niin monimutkaisia, että kukaan ei ole vielä kyennyt tekemään niitä ja poimimaan teoriasta mitään seurauksia, kenelläkään ei ole ollut onnea verrata sitä kokeeseen. Ja sitä on jatkunut melkein 20 vuotta!

Jokin ei pidä kiinni teoriasta; emme tiedä onko se totta vai ei; Tiedämme kuitenkin jo, että siitä puuttuu jotain ja että siinä piilee joitain epäsäännöllisyyksiä. Kun polkoimme teoriaa ja yritimme laskea seurauksia, kokeilijat löysivät jotain tänä aikana. No, sama μ-mesoni tai muuoni. Ja emme vieläkään tiedä, mihin se on hyvä. Jälleen monia "ylimääräisiä" hiukkasia löydettiin kosmisista säteistä. Tähän mennessä niitä on jo yli 30, ja niiden välistä yhteyttä on edelleen vaikea hahmottaa, eikä ole selvää, mitä luonto heiltä haluaa ja mikä niistä riippuu kenestä. Ennen meitä kaikki nämä hiukkaset eivät vielä näy saman olemuksen erilaisina ilmentyminä, ja se, että on olemassa joukko erilaisia ​​hiukkasia, on vain heijastus epäkoherentin tiedon olemassaolosta ilman siedettävää teoriaa. Kvanttielektrodynamiikan kiistattomien onnistumisten jälkeen - jonkin verran tietoa ydinfysiikasta, tietomurskaa, puoliksi kokenutta, puoliksi teoreettista. Heiltä kysytään esimerkiksi protonin ja neutronin vuorovaikutuksen luonnetta ja katsovat mitä siitä tulee, ymmärtämättä, mistä nämä voimat tulevat. Sen lisäksi, mitä on kuvattu, merkittävää edistystä ei ole tapahtunut.

Mutta loppujen lopuksi siellä oli myös monia kemiallisia alkuaineita, ja yhtäkkiä he onnistuivat näkemään yhteyden niiden välillä Mendelejevin jaksollisen taulukon ilmaisemana. Oletetaan, että kalium ja natrium - kemiallisilta ominaisuuksiltaan samanlaiset aineet - taulukossa putosivat yhteen sarakkeeseen. Joten yritimme rakentaa jaksollisen taulukon kaltaisen taulukon uusille hiukkasille. Yhtä tällaista pöytää ovat ehdottaneet itsenäisesti Gell-Mann Yhdysvalloissa ja Nishijima Japanissa. Niiden luokittelun perustana on uusi luku, kuten sähkövaraus. Se määrätään jokaiselle hiukkaselle ja sitä kutsutaan sen "outoudeksi" S. Tämä luku ei muutu (kuten sähkövaraus) ydinvoimien tuottamissa reaktioissa.

Taulukossa. 2.2 näyttää uusia hiukkasia. Emme puhu niistä nyt yksityiskohtaisesti. Mutta taulukko ainakin osoittaa, kuinka vähän me vielä tiedämme. Jokaisen hiukkasen symbolin alla on sen massa, joka ilmaistaan ​​tietyissä yksiköissä, joita kutsutaan megaelektronivolteiksi tai MeV (1 MeV on 1,782 * 10 -27 G). Emme ota kantaa historiallisiin syihin, jotka pakottivat tämän yksikön käyttöönoton. Hiukkaset ovat massiivisempia yllä olevassa taulukossa. Yhdessä sarakkeessa on saman sähkövarauksen hiukkasia, neutraaleja - keskellä, positiivisia - oikealla, negatiivisia - vasemmalla.

Hiukkaset alleviivataan yhtenäisellä viivalla, "resonanssit" - vedoilla. Jotkut hiukkaset eivät ole taulukossa ollenkaan: fotonia ja gravitonia ei ole, erittäin tärkeitä hiukkasia, joiden massa ja varaus on nolla (ne eivät kuulu baryon-mesoni-leptoni-luokittelujärjestelmään), eikä uusia resonansseja ole (φ , f, Y * jne.). Mesonien antihiukkaset on annettu taulukossa, ja leptonien ja baryonien antihiukkasille olisi tarpeen laatia uusi tämän kaltainen taulukko, joka on vain peilattu nollasarakkeen suhteen. Vaikka kaikki hiukkaset, paitsi elektroni, neutrino, fotoni, gravitoni ja protoni, ovat epävakaita, niiden hajoamistuotteet on kirjoitettu vain resonansseille. Leptonien omituisuutta ei myöskään ole kirjoitettu, koska tämä käsite ei sovellu niihin - ne eivät ole voimakkaasti vuorovaikutuksessa ytimien kanssa.

Hiukkasia, jotka ovat yhdessä neutronin ja protonin kanssa, kutsutaan baryoneiksi. Tämä on "lambda", jonka massa on 1115,4 MeV ja kolme muuta "sigmaa", nimeltään sigma-miinus, sigma-nolla, sigma-plus, ja joilla on lähes samat massat. Hiukkasryhmiä, joiden massa on lähes sama (ero 1-2 %), kutsutaan multipleteiksi. Kaikilla multipletin hiukkasilla on sama omituisuus. Ensimmäinen multipletti on protonipari (dupletti) - neutroni, sitten tulee singletti (yksi) lambda, sitten tripletti (triple) sigma, dupletti xi ja singletti omega-miinus. Vuodesta 1961 alkaen uusia raskaita hiukkasia alettiin löytää. Mutta ovatko ne hiukkasia? Niiden elinikä on niin lyhyt (ne hajoavat heti muodostuessaan), että ei tiedetä, pitäisikö niitä kutsua uusiksi hiukkasiksi vai pitääkö niitä "resonanssina" vuorovaikutuksena niiden hajoamistuotteiden, esimerkiksi Λ ja π välillä jossain kiinteässä kohdassa energiaa.

Ydinvuorovaikutuksiin tarvitaan baryonien lisäksi muita hiukkasia - mesoneja. Nämä ovat ensinnäkin kolme pionilajiketta (plus, nolla ja miinus), jotka muodostavat uuden kolmikon. Myös uusia hiukkasia löydettiin - K-mesonit (tämä on dupletti K+ ja K 0 ). Jokaisella hiukkasella on antipartikkeli, ellei hiukkanen sattuu olemaan oma antihiukkanen, sano π+ ja π- ovat toistensa antihiukkasia, a π 0 on oma antipartikkelinsa. Antihiukkaset ja K- K+:lla ja K 0 K 0:lla `. Lisäksi vuoden 1961 jälkeen aloimme löytää uusia mesoneja tai jonkinlaisia ​​mesoneja, jotka hajoavat melkein välittömästi. Yksi tällainen uteliaisuus on nimeltään omega, ω, sen massa on 783, se muuttuu kolmeksi pioniksi; on toinen muodostelma, josta saadaan pionipari.

Aivan kuten jotkut harvinaiset maametallit ovat pudonneet ulos erittäin onnistuneesta jaksollisesta taulukosta, niin jotkut hiukkaset putoavat taulukostamme. Nämä ovat hiukkasia, jotka eivät ole vahvasti vuorovaikutuksessa ytimien kanssa, joilla ei ole mitään tekemistä ydinvuorovaikutuksen kanssa, eivätkä ne ole vahvasti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa (vahva ymmärretään voimakkaaksi vuorovaikutukseksi, joka antaa atomienergiaa). Näitä hiukkasia kutsutaan leptoneiksi; näitä ovat elektroni (erittäin kevyt hiukkanen, jonka massa on 0,51 MeV) ja myon (jonka massa on 206 kertaa elektronin massa). Sikäli kuin voimme päätellä kaikista kokeista, elektroni ja myoni eroavat vain massaltaan. Kaikki myonin ominaisuudet, kaikki sen vuorovaikutukset eivät eroa elektronin ominaisuuksista - vain yksi on painavampi kuin toinen. Emme tiedä, miksi se on raskaampi, mitä hyötyä siitä on. Niiden lisäksi on myös neutraali punkki - neutrino, jonka massa on nolla. Lisäksi nyt tiedetään, että on olemassa kahdenlaisia ​​neutriinoja: toinen liittyy elektroneihin ja toinen myoneihin.

Lopuksi on vielä kaksi hiukkasta, jotka eivät myöskään ole vuorovaikutuksessa ytimien kanssa. Yksi, jonka jo tiedämme, on fotoni; ja jos gravitaatiokentällä on myös kvanttimekaanisia ominaisuuksia (vaikka gravitaatiokvanttiteoriaa ei ole vielä kehitetty), niin ehkä on olemassa myös gravitonhiukkanen, jonka massa on nolla.

Mikä on "massa nolla"? Antamamme massat ovat levossa olevien hiukkasten massoja. Jos hiukkasen massa on nolla, se tarkoittaa, että se ei uskalla levätä. Fotoni ei koskaan pysy paikallaan, sen nopeus on aina 300 000 km/s. Ymmärrämme edelleen suhteellisuusteorian ja yritämme syventää massan käsitteen merkitystä.

Joten olemme törmänneet koko joukkoon hiukkasia, jotka yhdessä näyttävät olevan hyvin perustavanlaatuinen osa ainetta. Onneksi nämä hiukkaset eivät kaikki eroa vuorovaikutuksessaan toisistaan. Ilmeisesti niiden välillä on vain neljän tyyppistä vuorovaikutusta. Listaamme ne lujuuden alenemisen järjestyksessä: ydinvoimat, sähköiset vuorovaikutukset, (β-hajoamisvuorovaikutus ja gravitaatio. Fotoni vuorovaikuttaa kaikkien varautuneiden hiukkasten kanssa voimalla, jota luonnehtii jokin vakioluku 1/137. Tämän yhteyden yksityiskohtainen laki tunnetaan - tämä on kvanttielektrodynamiikkaa. Painovoima vuorovaikuttaa minkä tahansa energian kanssa, mutta äärimmäisen heikosti, paljon heikommin kuin sähkö. Ja tämä laki tunnetaan. Sitten on ns. protoni, elektroni ja neutrino.Tässä laki selkiytyy Ja niin sanotulla vahvalla vuorovaikutuksella (mesonin sidos baryonin kanssa) on voima, joka on yhtä suuri tällä asteikolla, ja sen laki on täysin hämärä, vaikka jotkut säännöt tunnetaan, kuten se, että baryonien määrä ei muutu missään reaktiossa.

Tilannetta, johon nykyaikainen fysiikka joutuu, on pidettävä kauheana. Yhteenvetona sen sanoisin: ytimen ulkopuolella näytämme tietävän kaiken; sen sisällä kvanttimekaniikka on voimassa, sen periaatteiden rikkomuksia ei löytynyt sieltä.

Vaihe, jolla kaikki tietomme toimii, on relativistinen aika-avaruus; on mahdollista, että siihen liittyy myös painovoima. Emme tiedä, kuinka maailmankaikkeus sai alkunsa, emmekä ole koskaan tehneet kokeita testataksemme tarkasti ajatuksiamme aika-avaruudesta pienillä etäisyyksillä, tiedämme vain, että näiden etäisyyksien ulkopuolella näkemyksemme ovat erehtymättömiä. Voidaan myös lisätä, että pelin säännöt ovat kvanttimekaniikan periaatteet; ja tietääksemme ne eivät koske uusia hiukkasia huonommin kuin vanhoja. Ydinvoimien alkuperän etsintä johtaa meidät uusiin hiukkasiin; mutta kaikki nämä löydöt aiheuttavat vain hämmennystä. Meillä ei ole täydellistä ymmärrystä heidän keskinäisistä suhteistaan, vaikka olemmekin jo nähneet joitain silmiinpistäviä yhteyksiä heidän välillään. Olemme ilmeisesti vähitellen lähestymässä ymmärrystä atomin ulkopuolisten hiukkasten maailmasta, mutta ei tiedetä, kuinka pitkälle olemme menneet tällä tiellä.

Luonnollinen radioaktiivinen b-hajoaminen koostuu ytimien spontaanista hajoamisesta b-hiukkasten - elektronien - emission kanssa. Siirtymäsääntö varten

luonnollista (elektronista) b-hajoamista kuvaa lauseke:

Z X A® Z + 1 Y A+ - 1 e 0 .(264)

b-hiukkasten energiaspektrin tutkimus osoitti, että toisin kuin a-hiukkasten spektrillä, b-hiukkasilla on jatkuva spektri 0 - Emax. Kun b-hajoaminen löydettiin, oli tarpeen selittää seuraavaa:

1) miksi emoydin menettää aina energiaa E max , kun taas b-hiukkasten energia voi olla pienempi kuin E max ;

2) miten se muodostuu -1e0 b-hajoamisessa?, koska elektroni ei ole osa ydintä;

3) jos b-hajoamisen aikana lentää - 1e 0, silloin liikemäärän säilymislakia rikotaan: nukleonien lukumäärä ( MUTTA) ei muutu, mutta elektronin spin on ½ħ, joten relaation (264) oikealla puolella spin eroaa suhteen vasemman puolen spinistä ½ ħ.

Päästäkseen pois vaikeuksista vuonna 1931. Pauli ehdotti, että paitsi - 1e 0 b-hajoamisen aikana lentää ulos toinen hiukkanen - neutrino (o o), jonka massa on paljon pienempi kuin elektronin massa, varaus on 0 ja spin s = ½ ħ. Tämä hiukkanen kuljettaa energiaa E max - E β ja varmistaa energian ja liikemäärän säilymisen lakien täytäntöönpanon. Se löydettiin kokeellisesti vuonna 1956. Vaikeudet o o:n havaitsemisessa liittyvät sen alhaiseen massaan ja neutraalisuuteen. Tässä suhteessa o o voi matkustaa valtavia matkoja ennen kuin aine imeytyy. Ilmassa yksi ionisaatiotapahtuma neutriinojen vaikutuksesta tapahtuu noin 500 km:n etäisyydellä. o o:n alue, jonka energia on 1 MeV lyijyssä ~10 18 m. o o voidaan löytää epäsuorasti käyttämällä liikemäärän säilymislakia b-hajoamisessa: liikemäärävektoreiden summa - 1 e 0, o o ja rekyyliytimen tulee olla yhtä suuri kuin 0. Kokeet ovat vahvistaneet tämän odotuksen.

Koska nukleonien määrä ei muutu b-hajoamisen aikana, mutta varaus kasvaa yhdellä, ainoa selitys b-hajoamiselle voi olla seuraava: yksi o n 1 ydin muuttuu 1 r 1 emission kanssa - 1e 0 ja neutrino:

o n 1 → 1 р 1 + - 1e 0+noin noin (265)

On havaittu, että luonnollinen b-hajoaminen emittoi elektroni antineutrino - o noin. Energeettisesti reaktio (265) on suotuisa, koska loppumassa on o n 1 lisää lepomassaa 1 r 1. Se oli odotettavissa, että ilmainen o n 1 radioaktiivinen. Tämä ilmiö löydettiin itse asiassa vuonna 1950 ydinreaktoreissa syntyvistä korkeaenergisista neutronivirroista, ja se toimii vahvistuksena kaavion (262) mukaisesta b-hajoamismekanismista.

Tarkoitettua b-hajoamista kutsutaan elektroniseksi. Vuonna 1934 Frederic ja Joliot-Curie löysivät keinotekoisen positroni-b-hajoamisen, jossa elektroniantihiukkanen, positroni ja neutrino, pakenevat ytimestä (katso reaktio (263)). Tässä tapauksessa yksi ytimen protoneista muuttuu neutroniksi:

1 r 1 → o n 1+ + 1 e 0+ o o (266)

Vapaalle protonille tällainen prosessi on mahdoton energiasyistä, koska protonin massa on pienempi kuin neutronin massa. Ytimessä protoni voi kuitenkin lainata tarvittavan energian muilta ytimen nukleoneilta. Siten reaktio (344) voi tapahtua sekä ytimen sisällä että vapaalle neutronille, kun taas reaktio (345) tapahtuu vain ytimen sisällä.

Kolmas b-hajoamisen tyyppi on K-kaappaus. Tässä tapauksessa ydin vangitsee spontaanisti yhden atomin K-kuoren elektroneista. Tässä tapauksessa yksi ytimen protoneista muuttuu neutroniksi kaavion mukaisesti:

1 r 1 + - 1 e 0 → o n 1 + oi (267)

Tämän tyyppisessä b-hajoamisessa vain yksi hiukkanen lentää ulos ytimestä - o o. K-kaappaukseen liittyy ominaista röntgensäteilyä.

Siten kaikille b-hajoamistyypeille, kaavioiden (265) - (267) mukaisesti, kaikki säilymislait täyttyvät: energia, massa, varaus, liikemäärä, liikemäärä.

Neutronin muuttuminen protoniksi ja elektroniksi ja protonin neutroniksi ja positroniksi ei johdu ytimen sisäisistä voimista, vaan itse nukleonien sisällä toimivista voimista. Sitoutunut näihin valtuuksiin vuorovaikutuksia kutsutaan heikoiksi. Heikko vuorovaikutus on paljon heikompi kuin voimakas, vaan myös sähkömagneettinen vuorovaikutus, mutta paljon vahvempi kuin gravitaatio. Vuorovaikutuksen voimakkuutta voidaan arvioida sen aiheuttamien prosessien nopeudella ~1 GeV:n energioilla, mikä on tyypillistä alkeishiukkasfysiikalle. Tällaisilla energioilla voimakkaasta vuorovaikutuksesta johtuvat prosessit tapahtuvat ~10 -24 sekunnissa, sähkömagneettinen prosessi ~10 -21 sekunnissa ja heikon vuorovaikutuksen aiheuttamien prosessien aikaominaisuus on paljon pidempi: ~10 -10 s, joten alkuainehiukkasten maailma, heikot prosessit etenevät erittäin hitaasti.

Kun b-hiukkaset kulkevat aineen läpi, ne menettävät energiansa. B-hajoamisesta syntyvien b-elektronien nopeus voi olla hyvin suuri - verrattavissa valon nopeuteen. Niiden energiahäviöt aineessa johtuvat ionisaatiosta ja bremsstrahlungista. Bremsstrahlung on tärkein energiahäviön lähde nopeille elektroneille, kun taas protoneilla ja raskaammilla varautuneilla ytimillä bremsstrahlung-häviöt ovat merkityksettömiä. klo alhaiset elektronienergiat pääasiallinen energiahäviön lähde ovat ionisaatiohäviöt. Siellä on vähän kriittinen elektronienergia, jolloin jarrutushäviöt ovat yhtä suuret kuin ionisaatiohäviöt. Vedellä se on noin 100 MeV, lyijyllä noin 10 MeV, ilmalla useita kymmeniä MeV. Samanopeuksisten b-hiukkasten virran absorptio homogeeniseen aineeseen noudattaa eksponentiaalista lakia N \u003d N 0 e - m x, missä N0 ja N on b-hiukkasten lukumäärä paksuuden ainekerroksen sisään- ja ulostulossa X, m- absorptiokerroin. b _ säteily on siis voimakkaasti hajallaan aineessa m ei riipu vain aineesta, vaan myös niiden kappaleiden koosta ja muodosta, joille b _ säteily osuu. B-säteiden ionisaatiokyky on alhainen, noin 100 kertaa pienempi kuin a-hiukkasten. Siksi b-hiukkasten tunkeutumiskyky on paljon suurempi kuin a-hiukkasten. Ilmassa b-hiukkasten kantama voi olla 200 m, lyijyssä jopa 3 mm. Koska b-hiukkasilla on hyvin pieni massa ja yksikkövaraus, niiden liikerata väliaineessa on katkoviiva.

12.4.6 γ-säteet

Kuten kohdassa 12.4.1 todetaan, γ -säteet ovat kovaa sähkömagneettista säteilyä, jolla on selvät korpuskulaariset ominaisuudet. Käsitteet γ hajoaminen ei ole olemassa. γ-säteet seuraavat a- ja b-hajoamista aina kun tytärydin on virittyneessä tilassa. Jokaiselle atomiytimelle on olemassa erillinen joukko g-säteilytaajuuksia, jotka määräytyvät atomiytimen energiatasojen kokonaismäärän mukaan. Siten a- ja g-hiukkasilla on erilliset emissiospektrit, ja

b-hiukkaset - jatkuvat spektrit. γ- ja a-säteiden viivaspektrin läsnäolo on olennaisen tärkeää ja se on todiste siitä, että atomiytimet voivat olla tietyissä erillisissä tiloissa.

γ -säteiden absorptio aineeseen tapahtuu lain mukaan:

minä = minä 0e-m x , (268)

missä minä ja minä 0 - γ -säteiden intensiteetit ennen paksuuden ainekerroksen läpi kulkemista ja sen jälkeen X; μ on lineaarinen absorptiokerroin. γ-säteiden absorptio aineeseen tapahtuu pääasiassa kolmen prosessin seurauksena: valosähköinen vaikutus, Compton-ilmiö ja elektroni-positronin muodostuminen ( e+e-) höyryä. Siksi μ voidaan esittää summana:

μ \u003d μ f + μ k + μ p.(269)

Kun γ-kvantti absorboituu atomien elektronikuoreen, syntyy valosähköinen vaikutus, jonka seurauksena elektronit murtautuvat ulos elektronikuoren sisäkerroksista. Tätä prosessia kutsutaan valosähköinen absorptioγ-säteet. Laskelmat osoittavat, että se on merkittävä energioissa γ - kvantti ≤ 0,5 MeV. Absorptiokerroin μ f riippuu atomiluvusta Zγ-säteiden aineet ja aallonpituudet. Kun γ - kvanttien energia kasvaa verrattuna elektronien sitoutumisenergiaan atomeissa, molekyyleissä tai aineen kidehilassa, γ - fotonien vuorovaikutus elektronien kanssa lähestyy luonnossa yhä enemmän vuorovaikutusta vapaiden elektronien kanssa. Tässä tapauksessa se tapahtuu Compton-sirontaγ - elektronien säteet, joille on tunnusomaista sirontakerroin μ to.

Kun γ - kvanttien energia kasvaa arvoihin, jotka ylittävät elektronin 2 kaksinkertaisen lepoenergian m o c 2 (1,022 MeV), tapahtuu epänormaalin suuri y-säteiden absorptio, joka liittyy elektroni-positroniparien muodostumiseen erityisesti raskaissa aineissa. Tälle prosessille on tunnusomaista absorptiokerroin μ p.

Itse y-säteilyllä on suhteellisen heikko ionisoiva kyky. Väliaineen ionisaatiota tuottavat pääasiassa sekundääriset elektronit, joita esiintyy kaikissa kolmessa prosessissa. γ - säteet - yksi läpäisevimmistä säteilyistä. Esimerkiksi kovemmilla y-säteillä puoliabsorptiokerroksen paksuus on lyijyssä 1,6 cm, raudassa 2,4 cm, alumiinissa 12 cm ja maassa 15 cm.