Elementarpartikel. Nominell partikel A b partiklar
B-PARTIKEL
se beta partikel.
Medicinska termer. 2012
Se även tolkningar, synonymer, betydelser av ordet och vad som är en B-PARTIKEL på ryska i ordböcker, uppslagsverk och referensböcker:
- PARTIKEL
eller en molekyl - se Kemi, ... - PARTIKEL i Encyclopedic Dictionary:
1, -s, f. 1. En liten del, grad, mängd av något. Den minsta delen av talang. 2. Samma som elementär timtyp (spec.). … - PARTIKEL i Encyclopedia of Brockhaus and Efron:
eller en molekyl? se Kemi, ... - PARTIKEL i det fullständiga accentuerade paradigmet enligt Zaliznyak:
delar "tsy, delar" tsy, delar "tsy, delar" ts, delar "tse, delar" tsam, delar "tsu, delar" tsy, delar "tsei, delar" tsey, delar "tsami, delar" tse, .. . - PARTIKEL i Thesaurus of Russian business vokabulär:
Syn: gnista, korn, ... - PARTIKEL i den ryska synonymordboken:
Syn: gnista, korn, ... - PARTIKEL i ordboken för synonymer på det ryska språket:
Syn: gnista, korn, ... - PARTIKEL i den nya förklarande och härledda ordboken för det ryska språket Efremova:
1. g. 1) a) En liten del, en liten del av smth. hela. b) trans. Liten grad, liten mängd; spannmål. 2) Den enklaste, elementära ... - PARTIKEL i den kompletta stavningsordboken för det ryska språket:
partikel, -s, tv. … - PARTIKEL i stavningsordboken:
partikel, -s, tv. … - PARTIKEL i ordboken för det ryska språket Ozhegov:
1 liten del, grad, kvantitet av något Den minsta delen av talang. partikel 2 I grammatik: ett funktionsord involverat i bildandet av former ... - PARTIKEL i Dahls ordbok:
(förkortning) partikel (del av ... - PARTIKEL i den förklarande ordboken för det ryska språket Ushakov:
partiklar, g. 1. En liten andel, en del av något. Den minsta partikeln av damm. Jag är redo att förlora mina barn, min egendom och allt som... - PARTIKEL i Efremovas förklarande ordbok:
partikel 1. g. 1) a) En liten del, en liten del av smth. hela. b) trans. Liten grad, liten mängd; spannmål. 2) Det enklaste... - PARTIKEL i New Dictionary of the Russian Language Efremova:
jag 1. En liten del, en liten bråkdel av något helt. ott. trans. Liten grad, liten mängd; spannmål. 2. Den enklaste, elementära delen ... - PARTIKEL i Big Modern Explanatory Dictionary of the Russian Language:
jag 1. En liten del, en andel av något helt. 2. En liten mängd av något; spannmål. II väl. 1. Den enklaste, elementära delen i ... - ELEMENTERADE PARTIKLAR
partiklar. Introduktion. E. h. i den exakta betydelsen av denna term är primära, ytterligare oupplösliga partiklar, av vilka, genom antagande, ... - Partikelacceleratorer i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
laddade partiklar - anordningar för att erhålla laddade partiklar (elektroner, protoner, atomkärnor, joner) med hög energi. Accelerationen görs med elektrisk... - KVANTFÄLTTEORI i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
fältteori. Kvantfältteori - kvantteori för system med ett oändligt antal frihetsgrader (fysiska fält).K. etc., ... - KVANTMEKANIK i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
mekanik vågmekanik, en teori som fastställer sättet att beskriva och rörelselagarna för mikropartiklar (elementarpartiklar, atomer, molekyler, atomkärnor) och deras system ... - ANTIPARTIKLAR i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
en grupp elementarpartiklar som har samma värden på massor och andra fysiska egenskaper som deras "tvillingar" - partiklar, men ... - ALFA FÖRDÖNDA i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
(a-sönderfall), emission av alfapartiklar från atomkärnor i processen av spontant (spontant) radioaktivt sönderfall (se Radioaktivitet). Vid A. - flod. från radioaktiv ("förälder") ... - AUTOFASERING i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
ett fenomen som säkerställer accelerationen av elektroner, protoner, alfapartiklar, multiplicera laddade joner till höga energier (från flera MeV till hundratals GeV) i de flesta ... - ELEKTROMETALLURGI
- FRANZENSBAD i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
(Franzensbad eller Kaiser-Franzensbad) är en berömd österrikisk semesterort i Tjeckien, 41/2 km från staden Eger, på en höjd av 450 m över … - PORSLIN i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
(driva.). - F. tillhör avdelningen för keramiska produkter (se Keramiktillverkning) med en skalle som är ogenomtränglig för vätskor; från stenprodukter (gr?s) ... - FYSISKA TABELLER i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Fysikaliska termometrar är en uppsättning numeriska data som kännetecknar de fysikaliska egenskaperna hos olika ämnen. I ett sådant T. placeras vanligtvis de data som kan ... - TABELLER FÖR OMVÄNDNING AV METRISKA DECIMALMÄTTER TILL RYSKA OCH RYSKA - TILL METRISK i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
I Encyclopedic Dictionary accepteras användningen av decimalmått i allmänhet, vars system, på grund av sin enkelhet, lovar att snart bli internationellt. Dess huvudenhet... - ARBETARE STREJKER i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
I i strikt mening kallas S. för företagarens gemensamma uppsägning av arbetet, för att från honom uppnå mer lönsamt för arbetarna ... - ALKOHOLMETRI i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
S. eller alkoholimetri är en uppsättning metoder som används för att bestämma mängden alkohol (vattenfri alkohol, etylalkohol) i olika typer av alkoholhaltiga vätskor, ... - ALKOHOL, PRODUKTION OCH KONSUMTION i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Produktionen av S. i Ryssland uppstod en tid senare efter att den upptäckts och spreds i Västeuropa, d.v.s. ... - SVAVEL, KEMISKA ELEMENT i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron.
- SOCKERBETA i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
(jordbruk) - Värdet av S. för fältkultur och samhällsekonomi. - Platser för odling av socker S. i Ryssland. - Storleken på grödor... - SANITÄRA FÖRHÅLLANDEN INOM GRUVBRUK i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
\[Denna artikel är placerad här som ett tillägg till artiklarna Gruvarbetare, Bergspolis och Gruvdrift.\]. - Antalet arbetare som är involverade i gruvdrift från ... - Rybinsk i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
länsstad i Yaroslavl-provinsen, vid floden Volga, vid sammanflödet av floden Cheremkha. Floden Sheksna rinner ut i Volga mot staden. … - RYSSLAND. EKONOMISKA AVDELNINGEN: FÖRSÄKRING i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
1) Allmän översikt. För närvarande verkar följande former av försäkringsorganisationer i R.: 1) statliga myndigheter, 2) zemstvo-institutioner, 3) ... - RYSSLAND. EKONOMISKA AVDELNINGEN: KOMMUNIKATIONSVÄGAR i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
I I. De första historiska uppgifterna som tyder på en viss organisation av vägarbetet i R. går tillbaka till 1600-talet. och peka på... - FERTILITET i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
eller befolkningens fertilitet - förhållandet mellan antalet födslar och antalet invånare vid en given tidpunkt, i ett givet territorium. Av de länder som... - RIKTIGA SKOLOR i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Den första historien om R. skolor i väst är nära förbunden med historien om riktig utbildning i Tyskland, den första som använde namnet Realschule ... - LÖP i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
eller ras av mänskligheten. - Förekomsten av fysiska skillnader mellan människor eller uppdelningen av mänskligheten i separata raser erkänns av mer eller mindre alla ... - STADSKOSTNADER i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Enligt 1892 års stadsreglering tillhöra följande poster av R. till stadsbebyggelsens fonder: underhållet av den offentliga förvaltningen i städerna och produktionen av pensioner ... - VETE I JORDBRUK OCH EKONOMI i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron.
- TRUPPERNAS ORGANISATION i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Huvudprinciperna för O. trupper bestäms av dess syfte: att vara statens väpnade styrka. Från utsidan uttrycks kopplingen mellan armén och staten av överhögheten ... - LÖN KONTANT i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
1) på militäravdelningen - de har, liksom O. på sjöförsvarsavdelningen, olika betydelser, å ena sidan för officerare och ... - Järnvägen MOSKVA-JAROSLAVSK-ARKHANGELSK i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
Början av detta nu betydande nätverk av järnvägslinjer var M.-Yaroslavl Railway, som fanns redan innan publiceringen av föreningens stadga. dor. linje Moskva - ... - Järnvägen MOSKVA-KURSKAYA, MOSKVA-NIZHNY NOVGORODSKAYA OCH MUROMSK i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
regering; ledning i Moskva. Består av rader: M.-Kursk 503-talet, M.-Nizjny Novgorod 410-talet. och Muromskaya 107 c., totalt 1020 c. … - MARIINSKY SYSTEM i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron:
I är den viktigaste av de vattenvägar som förbinder floden Volga med hamnen i St. Petersburg. Huvuddelarna av systemet: Sheksna River, Beloozero, Kovzha River (Kaspiska ...
1.2. Egenskaper β -strålning
Betastrålning ( b -partiklar) är en ström av elektroner (positroner), som var och en har en laddning lika med en elementär laddning, 4,8 × 10 - 10 CGSE elektrostatiska enheter eller 1,6 10 -19 coulombs. vilomassa b -partikel är lika med 1/1840 av en väteatoms elementära massa, (7000 gånger mindre än massan α -partiklar) eller i absoluta enheter 9,1 × 10 -28 g. Sedan b partiklar rör sig med en hastighet som är mycket högre än α -partiklar lika med » 0,988 (Einsteins massa) av ljusets hastighet, så ska deras massa beräknas enligt den relativistiska ekvationen:
var sedan - vilomassa (9,1 10 -28 g);
V - fart β -partiklar;
C är ljusets hastighet.
För de snabbaste β -partiklar m ≈ 16 m o .
När man släpper ut en b -partiklar grundämnets serienummer ökar (emission av en elektron) eller minskar (emission av en positron) med en. Beta-förfall åtföljs vanligtvis av g -strålning. Varje radioaktiv isotop avger en uppsättning b -partiklar av mycket olika energier, som dock inte överstiger en viss maximal energikaraktäristik för en given isotop.
Energispektra b -strålning visas i fig. 1,5, 1,6. Förutom det kontinuerliga spektrumet av energier kännetecknas vissa radioelement av närvaron av ett linjespektrum som är associerat med extraktion av sekundära elektroner med g-kvanta från atomens elektronbanor (fenomenet intern omvandling). Detta händer när β - sönderfall går genom en mellanliggande energinivå, och excitation kan avlägsnas inte bara genom emittering γ -kvantum, men också genom att slå ut en elektron från det inre skalet.
Däremot antalet b -partiklar som motsvarar dessa linjer är små.
Kontinuiteten i betaspektrumet förklaras av den samtidiga emissionen b -partiklar och neutriner.
p = n + β + + r(neutrino)
n = p + β - + r(antineutrino)
Neutrinon tar på sig en del av beta-sönderfallsenergin.
Genomsnittlig energi b -partikel är lika med 1/3. E max och fluktuerar mellan 0,25–0,45 E max för olika ämnen. Mellan maximal energi E max b -strålnings- och sönderfallskonstant l element Sergent fastställde förhållandet (för E max > 0,5 Mev),
l = k∙E 5 max (1,12)
Alltså för β - strålningsenergi β -partiklar är större, ju kortare halveringstid. Till exempel:
Pb 210 (RaD) T = 22 år, E max = 0,014 MeV;
Bi 214 (RaC) T = 19,7 månader, E max = 3,2 MeV.
1.2.1. Samspel β - strålning med materia
När du interagerar β -partiklar med materia, följande fall är möjliga:
a) Jonisering av atomer. Det åtföljs av karakteristisk strålning. Joniseringsförmåga β -partiklar beror på deras energi. Specifik jonisering är ju större, desto mindre energi β -partiklar. Till exempel med energi β -partiklar 0,04 MeV 200 par joner bildas per 1 cm av banan; 2 MeV - 25 par; 3 MeV - 4 par.
b) Excitation av atomer. Det är typiskt för β -partiklar med hög energi, när interaktionstiden β -partiklar med en elektron är få och sannolikheten för jonisering är liten; I detta fall β -partikel exciterar en elektron, excitationsenergin avlägsnas genom att sända ut karakteristiska röntgenstrålar, och i scintillatorer visar sig en betydande del av excitationsenergin i form av en blixt - scintillation (dvs i det synliga området).
c) Elastisk spridning. Uppstår när kärnans (elektronens) elektriska fält avböjs β -partikel, medan energin β -partiklar förändras inte, bara riktningen ändras (med en liten vinkel);
d) Elektronretardation i kärnans Coulomb-fält. I detta fall uppstår elektromagnetisk strålning med större energi, desto större acceleration upplevs av elektronen. Eftersom individuella elektroner upplever olika accelerationer är bremsstrahlung-spektrumet kontinuerligt. Energiförlusten för bremsstrahlung bestäms av uttrycket: förhållandet mellan energiförlusterna för bremsstrahlung och förlusterna för excitation och jonisering:
Således är förluster och bremsstrahlung endast signifikanta för höga elektronenergier med stora atomnummer.
För de flesta β -partiklar, den maximala energin ligger i intervallet 0,014–1,5 MeV, vi kan anta att för 1 cm av banan β -partiklar bildar 100 - 200 par joner. α -partikel per 1 cm bana bildar 25 - 60 tusen par joner. Därför kan vi anta att den specifika joniseringskapaciteten β- strålning är två storleksordningar mindre än α-strålningen. Mindre jonisering - energi förloras långsammare, eftersom joniseringskraften (och sannolikheten för excitation) β -partiklar är 2 storleksordningar mindre, vilket betyder att den saktar ner 2 storleksordningar långsammare, dvs ungefär körningen β -partiklar är 2 storleksordningar större än för α- partiklar. 10 mg / cm 2 100 \u003d 1000 mg / cm 2 ≈ 1 g / cm 2.
Alfa(a)-strålar- positivt laddade heliumjoner (He ++), som flyger ut ur atomkärnor med en hastighet av 14 000-20 000 km/h. Partikelenergin är 4-9 MeV. a-strålning observeras som regel i tunga och övervägande naturliga radioaktiva grundämnen (radium, torium, etc.). Räckvidden för en a-partikel i luft ökar med en ökning av energin hos a-strålningen.
Till exempel, a-partiklar av torium(Th232), som har en energi på 3,9 V MeV, kör 2,6 cm i luft, och a-partiklar med radium C med en energi på 7,68 MeV har en längd på 6,97 cm. Den minsta absorbatortjocklek som krävs för fullständig absorption av partiklar kallas kör dessa partiklar i ett givet ämne. Området för a-partiklar i vatten och vävnad är 0,02-0,06 mm.
a-partiklar absorberas helt av en bit silkespapper eller ett tunt lager aluminium. En av alfastrålningens viktigaste egenskaper är dess starka joniserande effekt. På vägen till rörelse bildar en a-partikel i gaser ett stort antal joner. Till exempel, i luft vid 15° och 750 mm tryck, producerar en a-partikel 150 000-250 000 par joner, beroende på dess energi.
Till exempel specifik jonisering i luft a-partiklar från radon, med en energi på 5,49 MeV, är 2500 par joner per 1 mm bana. Joniseringstätheten i slutet av körningen av a-partiklar ökar, så skadorna på celler i slutet av körningen är ungefär 2 gånger större än i början av körningen.
Fysikaliska egenskaper hos a-partiklar bestämma egenskaperna hos deras biologiska effekt på kroppen och metoder för skydd mot denna typ av strålning. Extern bestrålning med a-strålar är inte farlig, eftersom det räcker att flytta bort från källan med några (10-20) centimeter eller installera en enkel skärm av papper, tyg, aluminium och andra vanliga material så att strålningen är helt absorberad.
den bästa fara strålar representerar när de träffas och deponeras inuti radioaktiva a-emitterande element. I dessa fall bestrålas kroppens celler och vävnader direkt med a-strålar.
Beta(b)-strålar- en ström av elektroner som kastas ut från atomkärnor med en hastighet av cirka 100 000-300 000 km/s. Den maximala energin för p-partiklar ligger i intervallet från 0,01 till 10 MeV. Laddningen av b-partikeln är lika i tecken och storlek som laddningen av elektronen. Radioaktiva omvandlingar av b-sönderfallstyp är utbredda bland naturliga och artificiella radioaktiva grundämnen.
b-strålar har en mycket större penetrerande kraft än a-strålar. Beroende på energin hos b-strålar sträcker sig deras räckvidd i luft från bråkdelar av en millimeter till flera meter. Således är intervallet för b-partiklar med en energi på 2-3 MeV i luft 10-15 m, och i vatten och vävnad mäts det i millimeter. Till exempel är intervallet av b-partiklar som emitteras av radioaktiv fosfor (P32) med en maximal energi på 1,7 MeV i vävnad 8 mm.
b-partikel med energi, lika med 1 MeV, kan bilda cirka 30 000 par joner på väg i luften. Joniseringsförmågan hos b-partiklar är flera gånger mindre än för a-partiklar med samma energi.
Exponering för b-strålar på kroppen kan manifestera sig både med yttre och inre bestrålning, vid intag av aktiva substanser som avger b-partiklar i kroppen. För att skydda mot b-strålar under extern bestrålning är det nödvändigt att använda skärmar gjorda av material (glas, aluminium, bly, etc.). Strålningsintensiteten kan minskas genom att öka avståndet från källan.
Vad är kärnor gjorda av? Hur hålls kärnans delar samman? Man fann att det finns krafter av enorm storlek som håller kvar kärnans beståndsdelar. När dessa krafter frigörs är energin som frigörs enorm jämfört med kemisk energi, det är som att jämföra explosionen av en atombomb med explosionen av TNT. Detta förklaras av det faktum att en atomexplosion orsakas av förändringar inuti kärnan, medan under explosionen av TNT är det bara elektronerna på atomens yttre skal som omarrangeras.Så vad är det för krafter som håller ihop neutroner och protoner i kärnan?
Elektrisk interaktion är förknippad med en partikel - en foton. På liknande sätt föreslog Yukawa att attraktionskrafterna mellan en proton och en neutron har en speciell typ av fält, och att svängningarna i detta fält beter sig som partiklar. Det betyder att det är möjligt att det, förutom neutroner och protoner, finns några andra partiklar i världen. Yukawa kunde härleda egenskaperna hos dessa partiklar från de redan kända egenskaperna hos kärnkrafter. Till exempel förutspådde han att de skulle ha en massa 200-300 gånger större än en elektron. Och, åh, ett mirakel! - en partikel med en sådan massa upptäcktes just i kosmiska strålar! Lite senare visade det sig dock att detta inte alls var samma partikel. De kallade det myon, eller muon.
Och ändå, lite senare, 1947 eller 1948, upptäcktes en partikel, π-mesonen, eller pion, som uppfyllde Yukawas krav. Det visar sig att för att få kärnkrafter måste en pion läggas till protonen och neutronen. "Underbar! - kommer du att utropa - Med hjälp av denna teori kommer vi nu att bygga kvantkärndynamik, och pioner kommer att tjäna de syften som Yukawa introducerade dem för; Låt oss se om den här teorin fungerar, och i så fall kommer vi att förklara allt." Fåfänga förhoppningar! Det visade sig att beräkningarna i denna teori är så komplicerade att ingen ännu har kunnat göra dem och utvinna några konsekvenser ur teorin, ingen har haft turen att jämföra det med experiment. Och det har pågått i nästan 20 år!
Något stämmer inte med teorin; vi vet inte om det är sant eller inte; dock vet vi redan att något saknas i den, att vissa oegentligheter lurar i den. Medan vi trampade runt teorin och försökte beräkna konsekvenserna upptäckte experimentörerna något under den här tiden. Tja, samma μ-meson, eller myon. Och vi vet fortfarande inte vad det är bra för. Återigen hittades många "extra" partiklar i kosmiska strålar. Hittills finns det redan mer än 30 av dem, och kopplingen mellan dem är fortfarande svår att förstå, och det är inte klart vad naturen vill ha av dem och vilka av dem beror på vem. Före oss framstår alla dessa partiklar ännu inte som olika manifestationer av samma väsen, och det faktum att det finns ett gäng olika partiklar är bara en återspegling av närvaron av osammanhängande information utan en tolerabel teori. Efter de obestridliga framgångarna med kvantelektrodynamiken - någon uppsättning information från kärnfysik, rester av kunskap, semi-erfaren, semi-teoretisk. De får, säg, karaktären av interaktionen mellan en proton och en neutron och tittar på vad som kommer att komma av den, utan att riktigt förstå var dessa krafter kommer ifrån. Utöver det som beskrivits har det inte skett några betydande framsteg.
Men trots allt fanns det också många kemiska grundämnen, och plötsligt lyckades de se ett samband mellan dem, uttryckt av Mendeleevs periodiska system. Låt oss säga att kalium och natrium - ämnen som liknar kemiska egenskaper - i tabellen föll i en kolumn. Så vi försökte bygga en tabell som det periodiska systemet för nya partiklar. En sådan tabell har föreslagits oberoende av Gell-Mann i USA och Nishijima i Japan. Grunden för deras klassificering är ett nytt nummer, som en elektrisk laddning. Den tilldelas varje partikel och kallas dess "konstighet" S. Denna siffra förändras inte (precis som den elektriska laddningen) i reaktionerna som produceras av kärnkrafter.
I tabell. 2.2 visar nya partiklar. Vi kommer inte att prata om dem i detalj för tillfället. Men tabellen visar åtminstone hur lite vi fortfarande vet. Under symbolen för varje partikel finns dess massa, uttryckt i vissa enheter som kallas megaelektronvolt, eller MeV (1 MeV är 1,782 * 10 -27 G). Vi kommer inte att gå in på de historiska skälen som tvingade införandet av denna enhet. Partiklar är mer massiva i tabellen ovan. I en kolumn finns partiklar av samma elektriska laddning, neutrala - i mitten, positiva - till höger, negativa - till vänster.
Partiklar är understrukna med en heldragen linje, "resonanser" - med streck. Vissa partiklar finns inte alls i tabellen: det finns ingen foton och graviton, mycket viktiga partiklar med noll massa och laddning (de faller inte in i klassificeringsschemat för baryon-meson-lepton), och det finns inga nya resonanser (φ , f, Y *, etc. .). Mesonernas antipartiklar anges i tabellen, och för antipartiklarna av leptoner och baryoner skulle det vara nödvändigt att sammanställa en ny tabell som liknar denna, men endast speglad med avseende på nollkolumnen. Även om alla partiklar, förutom elektronen, neutrinon, fotonen, gravitonen och protonen, är instabila, skrivs deras sönderfallsprodukter endast för resonanser. Konstigheten hos leptoner är inte heller skriven, eftersom detta koncept inte är tillämpligt på dem - de interagerar inte starkt med kärnor.
Partiklar som är tillsammans med en neutron och en proton kallas baryoner. Detta är en "lambda" med en massa på 1115,4 MeV och tre andra "sigmas" som kallas sigma-minus, sigma-noll, sigma-plus, med nästan samma massor. Grupper av partiklar med nästan samma massa (skillnad med 1-2%) kallas multipletter. Alla partiklar i en multiplett har samma konstigheter. Den första multipletten är ett par (dubbel) av en proton - en neutron, sedan kommer en singlett (singel) lambda, sedan en triplett (trippel) sigma, en dublett xi och en singlett omega-minus. Med början 1961 började nya tunga partiklar upptäckas. Men är de partiklar? De har en så kort livslängd (de sönderfaller så fort de bildas) att det inte är känt om man ska kalla dem nya partiklar eller betrakta dem som en "resonant" interaktion mellan deras sönderfallsprodukter, säg Λ och π vid någon fast energi.
För nukleära interaktioner behövs förutom baryoner andra partiklar - mesoner. Dessa är, för det första, tre sorter av pioner (plus, noll och minus), som bildar en ny triplett. Nya partiklar hittades också - K-mesoner (detta är en dubblett K+ och K 0 ). Varje partikel har en antipartikel, om inte partikeln råkar vara sin egen antipartikel, säg π+ och π- är varandras antipartiklar, a π 0 är sin egen antipartikel. Antipartiklar och K- med K + och K 0 med K 0 `. Dessutom började vi efter 1961 upptäcka nya mesoner, eller slags mesoner, som förfaller nästan omedelbart. En sådan kuriosa kallas omega, ω, dess massa är 783, den förvandlas till tre pioner; det finns en annan formation från vilken ett par pioner erhålls.
Precis som några sällsynta jordartsmetaller har fallit ur det mycket framgångsrika periodiska systemet, på samma sätt faller vissa partiklar ur vårt bord. Dessa är partiklar som inte interagerar starkt med kärnor, inte har något med kärnväxelverkan att göra och som inte interagerar starkt med varandra (starka förstås som en kraftfull typ av interaktion som ger atomenergi). Dessa partiklar kallas leptoner; dessa inkluderar elektronen (en mycket lätt partikel med en massa på 0,51 MeV) och myonen (med en massa 206 gånger en elektrons massa). Såvitt vi kan bedöma från alla experiment skiljer sig elektronen och myonen endast i massa. Alla myonens egenskaper, alla dess interaktioner skiljer sig inte från elektronens egenskaper - bara den ena är tyngre än den andra. Varför den är tyngre, vilken nytta den gör vet vi inte. Förutom dem finns det också en neutral kvalster - en neutrino, med en massa på noll. Dessutom är det nu känt att det finns två sorters neutriner: en associerad med elektroner och den andra med myoner.
Slutligen finns det ytterligare två partiklar som inte heller interagerar med kärnor. En vi redan känner till är en foton; och om gravitationsfältet också har kvantmekaniska egenskaper (även om kvantteorin om gravitation ännu inte har utvecklats), så finns det kanske också en gravitonpartikel med noll massa.
Vad är "mass noll"? De massor som vi har gett är massorna av partiklar i vila. Om en partikel har en massa på noll betyder det att den inte vågar vila. En foton står aldrig stilla, dess hastighet är alltid 300 000 km/sek. Vi kommer fortfarande att förstå relativitetsteorin och försöka fördjupa oss i innebörden av begreppet massa.
Så vi har stött på en hel rad partiklar som tillsammans verkar vara en mycket grundläggande del av materia. Lyckligtvis skiljer sig inte alla dessa partiklar i sin interaktion från varandra. Tydligen finns det bara fyra typer av interaktioner mellan dem. Vi listar dem i ordning efter minskande styrka: kärnkrafter, elektriska interaktioner, (β-sönderfallsinteraktion och gravitation. En foton interagerar med alla laddade partiklar med en kraft som kännetecknas av något konstant tal 1/137. Den detaljerade lagen för detta samband är känd - det här är kvantelektrodynamik. Gravitationen samverkar med vilken energi som helst, men extremt svagt, mycket svagare än elektricitet. Och denna lag är känd. Sedan finns det de så kallade svaga sönderfallen: β-sönderfall, på grund av vilket neutronen sönderfaller ganska långsamt till en proton, en elektron och en neutrino Här förtydligas lagen Och den så kallade starka interaktionen (bindningen av en meson med en baryon) har en kraft lika med en på denna skala, och dess lag är helt oklar, även om vissa regler är kända, som att antalet baryoner inte ändras i någon reaktion.
Situationen som modern fysik befinner sig i måste anses vara fruktansvärd. Jag skulle sammanfatta det med dessa ord: utanför kärnan verkar vi veta allt; inuti den är kvantmekaniken giltig, kränkningar av dess principer hittades inte där.
Scenen på vilken all vår kunskap verkar är relativistisk rumtid; det är möjligt att gravitationen också är förknippad med den. Vi vet inte hur universum började, och vi har aldrig satt upp experiment för att exakt testa våra idéer om rum-tid på små avstånd, vi vet bara att utanför dessa avstånd är våra åsikter ofelbara. Man skulle också kunna tillägga att spelets regler är kvantmekanikens principer; och, så vitt vi vet, gäller de nya partiklar inte värre än gamla. Sökandet efter kärnkrafternas ursprung leder oss till nya partiklar; men alla dessa upptäckter orsakar bara förvirring. Vi har inte en fullständig förståelse för deras ömsesidiga relationer, även om vi redan har sett några slående samband mellan dem. Vi, tydligen, närmar oss gradvis förståelsen av världen av bortom atomära partiklar, men det är inte känt hur långt vi har gått på denna väg.
Naturligt radioaktivt b-sönderfall består i det spontana sönderfallet av kärnor med emission av b-partiklar - elektroner. Förskjutningsregel för
naturligt (elektroniskt) b-förfall beskrivs med uttrycket:
Z X A® Z + 1 Y A+ - 1 e 0 .(264)
Studiet av energispektrumet för b-partiklar visade att, i motsats till spektrumet för a-partiklar, har b-partiklar ett kontinuerligt spektrum från 0 till Emax. När b-förfall upptäcktes var det nödvändigt att förklara följande:
1) varför moderkärnan alltid förlorar energi E max , medan energin för b-partiklar kan vara mindre än E max ;
2) hur det bildas -1e0 i b-sönderfall?, eftersom elektronen inte är en del av kärnan;
3) om under b-förfall flyger - 1 e 0, då bryts lagen om bevarande av rörelsemängd: antalet nukleoner ( MEN) ändras inte, men elektronen har ett spinn på ½µ, därför skiljer sig spinnet på höger sida av relationen (264) från snurret på vänstra sidan av relationen med ½µ.
För att komma ur svårigheten 1931. Pauli föreslog det förutom - 1 e 0 under b-sönderfall flyger en annan partikel ut - en neutrino (o o), vars massa är mycket mindre än en elektrons massa, laddningen är 0 och spinnet s = ½ ħ. Denna partikel bär på energi Emax - Ep och säkerställer genomförandet av lagarna för bevarande av energi och fart. Det upptäcktes experimentellt 1956. Svårigheter att upptäcka o o är förknippade med dess låga massa och neutralitet. I detta avseende kan o o resa stora avstånd innan de absorberas av materia. I luft sker en joniseringsaktion under inverkan av neutriner på ett avstånd av cirka 500 km. Området o o med en energi på 1 MeV i bly ~10 18 m. o o kan hittas indirekt med hjälp av lagen om bevarande av rörelsemängd i b-avklingning: summan av rörelsemängdsvektorerna - 1 e 0 , o o och rekylkärnan bör vara lika med 0. Experiment har bekräftat denna förväntning.
Eftersom antalet nukleoner inte förändras under b-sönderfall, utan laddningen ökar med 1, kan den enda förklaringen till b-sönderfall vara följande: en av o n 1 kärna förvandlas till 1 r 1 med utsläpp - 1 e 0 och neutrino:
o n 1 → 1 р 1 + - 1 e 0+handla om ungefär (265)
Det har visat sig att naturligt b-sönderfall avger elektron antineutrino - o handla om. Energimässigt är reaktionen (265) gynnsam, eftersom restmassan o n 1 mer vilomassa 1 r 1. Det var att förvänta sig att gratis o n 1 radioaktiv. Detta fenomen upptäcktes faktiskt 1950 i högenergetiska neutronflöden som uppstod i kärnreaktorer, och fungerar som bekräftelse på b-sönderfallsmekanismen enligt schema (262).
Det betraktade b-förfallet kallas elektroniskt. År 1934 upptäckte Frederic och Joliot-Curie artificiellt positron b-sönderfall, där en elektronantipartikel, en positron och en neutrino, flyr från kärnan (se reaktion (263)). I det här fallet förvandlas en av protonerna i kärnan till en neutron:
1 r 1 → o n 1+ + 1 e 0+ o o (266)
För en fri proton är en sådan process omöjlig, av energiskäl, eftersom massan av en proton är mindre än massan av en neutron. Men i kärnan kan protonen låna den energi som krävs från andra nukleoner i kärnan. Således kan reaktion (344) ske både inuti kärnan och för en fri neutron, medan reaktion (345) endast sker inuti kärnan.
Den tredje typen av b-decay är K-capture. I detta fall fångar kärnan spontant en av elektronerna i atomens K-skal. I det här fallet förvandlas en av protonerna i kärnan till en neutron enligt schemat:
1 r 1 + - 1 e 0 → o n 1 + o o (267)
Vid denna typ av b-sönderfall flyger bara en partikel ut ur kärnan - o o. K-infångning åtföljs av karakteristisk röntgenstrålning.
Sålunda, för alla typer av b-sönderfall, enligt scheman (265) - (267), är alla bevarandelagar uppfyllda: energi, massa, laddning, rörelsemängd, rörelsemängd.
Omvandlingarna av en neutron till en proton och en elektron och en proton till en neutron och en positron beror inte på intranukleära krafter, utan på krafterna som verkar inuti själva nukleonerna. Bundet till dessa befogenheter interaktioner kallas svaga. Den svaga växelverkan är mycket svagare än inte bara den starka utan också den elektromagnetiska växelverkan, men mycket starkare än den gravitationella. Styrkan i interaktionen kan bedömas av hastigheten av processer som den orsakar vid energier på ~1 GeV, som är karakteristiska för elementarpartikelfysik. Vid sådana energier inträffar processer på grund av stark interaktion i ~10 -24 s, en elektromagnetisk process i ~10 -21 s, och tidskarakteristiken för processer på grund av svag interaktion är mycket längre: ~10 -10 s, så att i i en värld av elementarpartiklar, svaga processer fortskrider extremt långsamt.
När b-partiklar passerar genom materia förlorar de sin energi. Hastigheten för b-elektroner som uppstår under b-sönderfall kan vara mycket hög - jämförbar med ljusets hastighet. Deras energiförluster i materia uppstår på grund av jonisering och bremsstrahlung. Bremsstrahlungär den huvudsakliga källan till energiförluster för snabba elektroner, medan för protoner och tyngre laddade kärnor är förluster av bremsstrahlung obetydliga. På låg elektronenergi den huvudsakliga källan till energiförluster är joniseringsförluster. Det finns lite kritisk elektronenergi, vid vilken bromsförlusterna blir lika med joniseringsförlusterna. För vatten är det cirka 100 MeV, för bly är det cirka 10 MeV, för luft är det flera tiotals MeV. Absorptionen av en ström av b-partiklar med samma hastigheter i ett homogent ämne följer den exponentiella lagen N \u003d N 0 e - m x, var N0 och När antalet b-partiklar vid inloppet och utloppet av ett ämneslager med en tjocklek X, m- absorptionskoefficient. b _ strålning är därför starkt spridd i materien m beror inte bara på ämnet, utan också på storleken och formen av de kroppar på vilka b _ strålning faller. Joniseringskapaciteten hos b-strålar är låg, cirka 100 gånger mindre än för a-partiklar. Därför är penetreringskraften för b-partiklar mycket större än för a-partiklar. I luft kan räckvidden för b-partiklar nå 200 m, i bly upp till 3 mm. Eftersom b-partiklar har en mycket liten massa och enhetsladdning är deras bana i mediet en streckad linje.
12.4.6 γ strålar
Som noterats i avsnitt 12.4.1 är γ - strålar hård elektromagnetisk strålning med uttalade korpuskulära egenskaper. Begrepp γ förfall existerar inte. γ - strålar åtföljer a- och b-sönderfall närhelst dotterkärnan är i ett exciterat tillstånd. För varje typ av atomkärnor finns det en diskret uppsättning g-strålningsfrekvenser som bestäms av totaliteten av energinivåer i atomkärnan. Således har a- och g-partiklar diskreta emissionsspektra, och
b-partiklar - kontinuerliga spektra. Närvaron av ett linjespektrum av y- och a-strålar är av grundläggande betydelse och är ett bevis på att atomkärnor kan vara i vissa diskreta tillstånd.
Absorptionen av γ - strålar av materia sker enligt lagen:
jag = jag 0e-m x , (268)
var jag och jag 0 - intensiteter av γ - strålar före och efter att de passerat genom ett lager av materia med en tjocklek X; μ är den linjära absorptionskoefficienten. Absorptionen av γ-strålar av materia sker huvudsakligen på grund av tre processer: den fotoelektriska effekten, Compton-effekten och bildningen av elektron-positron ( e+e-) ånga. Det är därför μ kan representeras som en summa:
μ \u003d μ f + μ k + μ p.(269)
När ett y-kvantum absorberas av atomernas elektronskal uppstår en fotoelektrisk effekt, som ett resultat av att elektroner bryter ut ur elektronskalets inre lager. Denna process kallas fotoelektrisk absorptionγ strålar. Beräkningar visar att det är signifikant vid energier av γ - kvanta ≤ 0,5 MeV. Absorptionskoefficienten μ f beror på atomnumret Zämnen och våglängder för γ-strålar. När energin för γ - kvanta ökar i jämförelse med bindningsenergin för elektroner i atomer, i molekyler eller i ett ämnes kristallgitter, närmar sig interaktionen av γ - fotoner med elektroner alltmer i naturen interaktionen med fria elektroner. I det här fallet händer det Compton-spridningγ - strålar på elektroner, kännetecknad av spridningskoefficienten μ till.
Med en ökning av energin för γ - kvanta till värden som överstiger den dubbla viloenergin för en elektron 2 m o c 2 (1,022 MeV) inträffar en onormalt stor absorption av y-strålar, i samband med bildandet av elektron-positronpar, speciellt i tunga ämnen. Denna process kännetecknas av absorptionskoefficienten μ sid.
Själva y-strålningen har en relativt svag joniserande förmåga. Jonisering av mediet produceras huvudsakligen av sekundära elektroner som förekommer i alla tre processerna. γ - strålar - en av de mest penetrerande strålningen. Till exempel, för hårdare γ-strålar, är tjockleken på det halvabsorberande skiktet 1,6 cm i bly, 2,4 cm i järn, 12 cm i aluminium och 15 cm i jord.