Atom yadrolarining alfa yemirilishida massa soni. Alfa parchalanishi va beta parchalanishi nima? Beta parchalanishi, alfa parchalanishi: formulalar va reaktsiyalar. Alfa parchalanishiga duchor bo'lgan elementlar

Zamonaviy kimyoviy tushunchalarga ko'ra, element - bir xil yadro zaryadiga ega bo'lgan atomlar turi bo'lib, u D.I. jadvalidagi elementning tartib raqamida aks etadi. Mendeleev. Izotoplar neytronlar soni va shunga mos ravishda atom massasi bo'yicha farq qilishi mumkin, ammo musbat zaryadlangan zarralar - protonlar soni bir xil bo'lganligi sababli, biz bir xil element haqida gapirayotganimizni tushunish kerak.

Protonning massasi 1,0073 amu. (atom massa birliklari) va zaryad +1. Elektr zaryadining birligi elektronning zaryadidir. Elektr neytral neytronning massasi 1,0087 amu. Izotopni belgilash uchun uning barcha proton va neytronlarning yig'indisi bo'lgan atom massasini va yadro zaryadini (protonlar soni yoki shunga mos ravishda seriya raqami) ko'rsatish kerak. Atom massasi, nuklon raqami yoki nuklon deb ham ataladi, odatda element belgisining yuqori chap tomoniga, seriya raqami esa pastki chapga yoziladi.

Xuddi shunday belgi elementar zarralar uchun ham qo'llaniladi. Shunday qilib, elektron bo'lgan va arzimas massaga ega bo'lgan b-nurlariga -1 (pastki) zaryad va 0 (yuqori) massa raqami beriladi. a-zarralar musbat ikki marta zaryadlangan geliy ionlaridir, shuning uchun ular yadro zaryadi 2 va massa soni 4 bo'lgan "He" belgisi bilan belgilanadi. Nisbiy proton massalari p n 1 sifatida qabul qilinadi va ularning zaryadlari mos ravishda: 1 va 0.

Elementlarning izotoplari odatda alohida nomlarga ega emas. Faqat vodorod bundan mustasno: uning massa soni 1 ga teng bo'lgan izotopi protiy, 2 tasi deyteriy va 3 tasi tritiydir. Maxsus nomlarning kiritilishi vodorod izotoplarining massa jihatidan bir-biridan imkon qadar farq qilishi bilan bog'liq.

Izotoplar: barqaror va radioaktiv

Izotoplar barqaror va radioaktivdir. Birinchisi parchalanmaydi, shuning uchun ular tabiatda asl shaklida saqlanadi. Turg'un izotoplarga atom massasi 16 bo'lgan kislorod, atom massasi 12 bo'lgan uglerod va atom massasi 19 bo'lgan ftor misol bo'ladi. Ko'pgina tabiiy elementlar bir nechta barqaror izotoplarning aralashmasidir.

Radioaktiv parchalanish turlari

Tabiiy va sun'iy radioaktiv izotoplar a- yoki b-zarrachalar chiqishi bilan o'z-o'zidan parchalanib, barqaror izotop hosil qiladi.

Ular o'z-o'zidan yadroviy o'zgarishlarning uch turi haqida gapiradilar: a-emirilish, b-emirilish va g-emirilish. a-emirilish vaqtida yadro ikki proton va ikkita neytrondan iborat a-zarracha chiqaradi, buning natijasida izotopning massa soni 4 ga, yadro zaryadi 2 ga kamayadi.Masalan, radiy. radon va geliy ioniga parchalanadi:

Ra(226, 88)→Rn(222, 86)+He(4, 2).

b-emirilishda beqaror yadrodagi neytron protonga aylanadi va yadro b-zarracha va antineytrino chiqaradi. Izotopning massa soni o'zgarmaydi, lekin yadro zaryadi 1 ga ortadi.

g-emirilish vaqtida qo'zg'aluvchi yadro kichik to'lqin uzunlikdagi g-nurlanish chiqaradi. Bunda yadroning energiyasi kamayadi, lekin yadro zaryadi va massa soni o'zgarishsiz qoladi.

1. Yadro FIZIKASI 1.4. b-emirilish

Beta yemirilishning turlari va xossalari. Beta yemirilish nazariyasi elementlari. Radioaktiv oilalar

beta parchalanishi yadro - elektron (pozitron) chiqishi yoki elektronning tutilishi natijasida beqaror yadroning oʻz-oʻzidan izobar yadroga aylanishi jarayoni. 900 ga yaqin beta-radioaktiv yadrolar ma'lum. Ulardan faqat 20 tasi tabiiy, qolganlari sun'iy ravishda olinadi.
Beta yemirilishning turlari va xossalari

Uchta turi mavjud β - parchalanish: elektron β - parchalanish, pozitron β + - parchalanish va elektronni ushlab turish ( e- qo'lga olish). Birinchisi asosiy hisoblanadi.

Da elektron b – - parchalanish yadro neytronlaridan biri elektron va elektron antineytrino emissiyasi bilan protonga aylanadi.

Misollar: erkin neytronning parchalanishi

, T 1/2 = 11,7 min;

tritiyning parchalanishi

, T 1/2 = 12 yosh.

Da pozitron b + - parchalanish yadro protonlaridan biri musbat zaryadlangan elektron (pozitron) va elektron neytrino chiqishi bilan neytronga aylanadi.

. (1.41b)

Misol

Oilalarning ajdodlarining yarimparchalanish davrini Yerning geologik umri (4,5 mlrd. yil) bilan taqqoslashdan ko'rish mumkinki, toriy-232 ning deyarli barchasi Yer moddasida saqlanib qolgan, uran-238 parchalangan. taxminan yarmiga, uran-235 - ko'pincha, neptuniy-237 deyarli hammasi.

Og'ir ion akkumulyatorlari ekzotik yadrolarning xususiyatlarini o'rganishda tubdan yangi imkoniyatlar ochadi. Xususan, ular to'liq ionlangan atomlarni - "yalang'och" yadrolarni uzoq vaqt davomida to'plash va ishlatish imkonini beradi. Natijada elektron muhitga ega bo'lmagan va atom yadrosi bilan tashqi elektron qobig'ining Kulon effekti bo'lmagan atom yadrolarining xususiyatlarini o'rganish mumkin bo'ladi.

Guruch. 3.2 Izotopda elektron ushlash sxemasi (chapda) va to'liq ionlangan atomlar va (o'ngda)

Atomning bog'langan holatga o'tishi birinchi marta 1992 yilda aniqlangan. To'liq ionlangan atomning bog'langan atom holatlariga b - yemirilishi kuzatilgan. Atom yadrolarining N-Z diagrammasidagi 163 Dy yadro qora rang bilan belgilangan. Bu barqaror yadro ekanligini anglatadi. Haqiqatan ham, neytral atomning bir qismi bo'lgan 163 Dy yadrosi barqarordir. Uning asosiy holati (5/2+) 163 Ho yadrosining asosiy holatidan (7/2+) e-qo'lga olish natijasida to'planishi mumkin. Elektron qobiq bilan o'ralgan 163 Ho yadrosi b - - radioaktivdir va uning yarim yemirilish davri ~10 4 yil. Biroq, agar biz yadroni elektron qobiq bilan o'ralgan holda hisobga olsak, bu to'g'ri bo'ladi. To'liq ionlangan atomlar uchun rasm tubdan farq qiladi. Endi 163 Dy yadrosining asosiy holati energiya jihatidan 163 Ho yadrosining asosiy holatidan yuqoriroq bo'lib chiqadi va 163 Dy parchalanishi uchun imkoniyat ochiladi (3.2-rasm).

Yemirilish natijasida hosil bo'lgan elektron ionning bo'sh K yoki L-qobig'ida tutilishi mumkin. Natijada parchalanish (3.8) shaklga ega bo'ladi

→ + e - + e (bog'langan holatda).

K va L-qobiqlarga b-yemirilish energiyalari mos ravishda (50,3±1) keV va (1,7±1) keV. ESR saqlash halqasida K- va L-qobiqlarning bog'langan holatlariga parchalanishini kuzatish uchun GSIda 10 8 ta to'liq ionlangan yadrolar to'plangan. Akkumulyatsiya vaqtida b + -yemirilish natijasida yadrolar hosil bo'lgan (3.3-rasm).

Guruch. 3.3. Ion to'planish dinamikasi: a - tajribaning turli bosqichlarida ESR saqlash halqasida to'plangan Dy 66+ ionlarining oqimi, b - mos ravishda tashqi va ichki pozitsiyaga sezgir detektorlar bilan o'lchanadigan Dy 66+ va Ho 67+ ionlarining intensivligi.

Ho 66+ ionlari birlamchi nurning Dy 66+ ionlari bilan amalda bir xil M/q nisbatiga ega bo‘lganligi uchun ular bir xil orbitada to‘planadi. To'plash vaqti ~ 30 minut edi. Dy 66+ yadrosining yarim yemirilish davrini oʻlchash uchun orbitada toʻplangan nurni Ho 66+ ionlari aralashmasidan tozalash kerak edi. Nurni ionlardan tozalash uchun to'plangan ion nurini vertikal yo'nalishda kesib o'tgan kameraga zichligi 6·10 12 atom/sm 2 va diametri 3 mm bo'lgan argon gaz oqimi yuborildi. Ho 66+ ionlari elektronlarni tutib olganligi sababli ular muvozanat orbitasidan chiqib ketishdi. Nur taxminan 500 soniya davomida tozalandi. Shundan so'ng, gaz oqimi bloklanadi va Dy 66+ ionlari va yangi hosil bo'lgan (gaz oqimi o'chirilgandan keyin) parchalanish natijasida Ho 66+ ionlari halqada aylanishda davom etdi. Ushbu bosqichning davomiyligi 10 dan 85 minutgacha o'zgardi. Ho 66+ ni aniqlash va identifikatsiya qilish Ho 66+ ni yanada ionlashtirish mumkinligiga asoslandi. Buning uchun oxirgi bosqichda gaz oqimi yana saqlash halqasiga AOK qilindi. Oxirgi elektron 163 Ho 66+ ionidan ajratildi va natijada 163 Ho 67+ ioni olindi. Gaz oqimi yaqinida joylashuvga sezgir detektor joylashgan bo'lib, u nurni tark etayotgan 163 Ho 67+ ionlarini qayd etdi. Shaklda. 3.4 b-yemirilish natijasida hosil bo'lgan 163 ta Ho yadrolari sonining to'planish vaqtiga bog'liqligini ko'rsatadi. Kiritilgan joylashuvga sezgir detektorning fazoviy o'lchamlari ko'rsatilgan.
Shunday qilib, 163 Dy nurda 163 Ho yadrolarining to'planishi parchalanish imkoniyatini isbotladi.

→ + e - + e (bog'langan holatda).

Guruch. 3.4. Qiz ionlarining 163 Ho 66+ birlamchi ionlarga nisbati 163 Dy 66+ to‘planish vaqtiga qarab. Ichki detektor tomonidan qayd etilgan 163 Ho 67+ cho'qqisi ko'rsatilgan.

Ho 66+ nopokligidan nurni tozalash va nopoklik nurida yangi hosil bo'lgan Ho 66+ ionlarini aniqlash vaqti o'rtasidagi vaqt oralig'ini o'zgartirish orqali to'liq ionlangan Dy 66+ izotopining yarim yemirilish davrini o'lchash mumkin. Bu ~ 0,1 yil bo'lib chiqdi.
Xuddi shunday parchalanish 187 Re 75+ uchun ham topilgan. Olingan natija astrofizika uchun juda muhimdir. Gap shundaki, neytral 187 Re atomlarining yarim yemirilish davri 4·10 10 yil va radioaktiv soat sifatida ishlatiladi. 187 Re 75+ ning yarim yemirilish davri atigi 33 ± 2 yil. Shuning uchun astrofizik o'lchovlarda tegishli tuzatishlar kiritilishi kerak, chunki yulduzlarda 187 Re ko'pincha ionlangan holatda bo'ladi.
To'liq ionlangan atomlarning xususiyatlarini o'rganish tashqi elektron qobig'ining Kulon effektidan mahrum bo'lgan yadrolarning ekzotik xususiyatlarini o'rganishning yangi yo'nalishini ochadi.

Alfa va beta nurlanish odatda radioaktiv parchalanish deb ataladi. Bu juda katta tezlikda sodir bo'ladigan yadrodan emissiya bo'lgan jarayon. Natijada atom yoki uning izotopi bir kimyoviy elementdan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Yadrolarning alfa va beta yemirilishi beqaror elementlarga xosdir. Bularga zaryad soni 83 dan va massa soni 209 dan katta bo'lgan barcha atomlar kiradi.

Reaktsiya shartlari

Emirilish, boshqa radioaktiv o'zgarishlar kabi, tabiiy va sun'iydir. Ikkinchisi yadroga ba'zi begona zarralarning kirib borishi tufayli yuzaga keladi. Atom qancha alfa va beta yemirilishi mumkinligi faqat barqaror holatga qanchalik tez erishilganiga bog'liq.

Tabiiy sharoitda alfa va beta minus parchalanish sodir bo'ladi.

Sun'iy sharoitda neytron, pozitron, proton va boshqa kam uchraydigan turdagi parchalanish va yadrolarning o'zgarishi mavjud.

Bu nomlarni radioaktiv nurlanishni o'rganuvchilar bergan.

Barqaror va beqaror yadro o'rtasidagi farq

Parchalanish qobiliyati bevosita atomning holatiga bog'liq. "Barqaror" yoki radioaktiv bo'lmagan yadro deb ataladigan yadro parchalanmaydigan atomlarga xosdir. Nazariy jihatdan, bunday elementlarning barqarorligiga nihoyat ishonch hosil qilish uchun ularni cheksiz kuzatish mumkin. Bu shunday yadrolarni juda uzoq yarimparchalanish davriga ega bo'lgan beqaror yadrolardan ajratish uchun talab qilinadi.

Xato qilib, bunday "sekinlashgan" atomni barqaror deb adashish mumkin. Biroq, tellur, aniqrog'i, uning 2,2·10 24 yil bo'lgan 128-sonli izotopi yorqin misol bo'la oladi. Bu holat alohida emas. Lantan-138ning yarim yemirilish davri 10 11 yil. Bu davr mavjud koinotning yoshidan o'ttiz barobar ko'pdir.

Radioaktiv yemirilishning mohiyati

Bu jarayon tasodifiy. Har bir parchalanadigan radionuklid har bir holat uchun doimiy bo'lgan tezlikka ega bo'ladi. Emirilish tezligi tashqi omillar ta'sirida o'zgarmasdir. Reaksiya katta tortishish kuchi ta'sirida, mutlaq nolga teng bo'lganida, elektr va magnit maydonda, har qanday kimyoviy reaksiya paytida va hokazolarda sodir bo'ladimi, muhim emas. Jarayonga faqat atom yadrosining ichki qismiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilish orqali ta'sir qilish mumkin, bu amalda mumkin emas. Reaktsiya o'z-o'zidan sodir bo'ladi va faqat u ketadigan atomga va uning ichki holatiga bog'liq.

Radioaktiv parchalanish haqida gap ketganda, ko'pincha "radionuklid" atamasi qo'llaniladi. U bilan tanish bo'lmaganlar bilishlari kerakki, bu so'z radioaktiv xususiyatga ega bo'lgan atomlar guruhiga, o'z massa soniga, atom raqamiga va energiya holatiga tegishli.

Turli xil radionuklidlar inson hayotining texnik, ilmiy va boshqa sohalarida qo'llaniladi. Masalan, tibbiyotda bu elementlar kasalliklarni tashxislashda, dori-darmonlarni, asboblarni va boshqa narsalarni qayta ishlashda qo'llaniladi. Hatto bir qator terapevtik va prognostik radiopreparatlar mavjud.

Izotopni aniqlash ham bir xil darajada muhimdir. Bu so'z maxsus turdagi atomlarga ishora qiladi. Ular oddiy element bilan bir xil atom raqamiga ega, ammo massa soni boshqacha. Bu farq protonlar va elektronlar kabi zaryadga ta'sir qilmaydigan, lekin ularning massasini o'zgartiradigan neytronlar sonidan kelib chiqadi. Masalan, oddiy vodorodda ularning soni 3 taga yetadi.Bu izotoplari shunday nom olgan yagona element: deyteriy, tritiy (yagona radioaktiv) va protiy. Boshqa hollarda, nomlar atom massalari va asosiy elementga muvofiq beriladi.

Alfa parchalanishi

Bu radioaktiv reaktsiyaning bir turi. Bu kimyoviy elementlar davriy jadvalining oltinchi va ettinchi davrlaridagi tabiiy elementlar uchun xosdir. Ayniqsa, sun'iy yoki transuran elementlari uchun.

Alfa parchalanishiga duchor bo'lgan elementlar

Ushbu parchalanish bilan tavsiflangan metallar qatoriga vismutdan boshlab kimyoviy elementlarning davriy jadvalidan oltinchi va ettinchi davrlardagi toriy, uran va boshqa elementlar kiradi. Jarayonga og'ir elementlardan izotoplar ham duchor bo'ladi.

Reaktsiya paytida nima sodir bo'ladi?

Alfa-parchalanishda yadrodan 2 proton va bir juft neytrondan iborat zarrachalar chiqariladi. Chiqarilgan zarrachaning o'zi geliy atomining yadrosi bo'lib, massasi 4 birlik va zaryadi +2 ga teng.

Natijada, davriy jadvalda asl nusxaning chap tomonida ikkita katakchada joylashgan yangi element paydo bo'ladi. Ushbu tartib dastlabki atomning 2 protonni va u bilan birga - boshlang'ich zaryadini yo'qotganligi bilan aniqlanadi. Natijada, hosil bo'lgan izotopning massasi dastlabki holatga nisbatan 4 massa birligiga kamayadi.

Misollar

Bu parchalanish jarayonida urandan toriy hosil bo'ladi. Toriydan radiy, undan radon chiqadi, u oxir-oqibat poloniyni va nihoyat qo'rg'oshinni beradi. Bu jarayonda bu elementlarning o'zlari emas, balki izotoplari hosil bo'ladi. Shunday qilib, uran-238, toriy-234, radiy-230, radon-236 va boshqalar barqaror element paydo bo'lguncha chiqadi. Bunday reaktsiyaning formulasi quyidagicha:

Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218

Izolyatsiya qilingan alfa zarrachaning tarqalish paytidagi tezligi 12 000 dan 20 000 km / s gacha. Vakuumda bo'lgan bunday zarra ekvator bo'ylab harakatlanib, 2 soniyada dunyoni aylanib chiqadi.

beta parchalanishi

Bu zarracha va elektron o'rtasidagi farq paydo bo'lish joyida. Beta-emirilish atomni o'rab turgan elektron qobiqda emas, balki uning yadrosida sodir bo'ladi. Mavjud radioaktiv o'zgarishlarning eng keng tarqalgani. Hozirda mavjud bo'lgan deyarli barcha kimyoviy elementlarda kuzatilishi mumkin. Bundan kelib chiqadiki, har bir elementda kamida bitta parchalanadigan izotop mavjud. Aksariyat hollarda beta-parchalanish beta-minus parchalanishiga olib keladi.

Reaktsiyaning borishi

Ushbu jarayonda neytronning elektron va protonga o'z-o'zidan aylanishi natijasida paydo bo'lgan elektron yadrodan chiqariladi. Bunday holda, kattaroq massa tufayli protonlar yadroda qoladi va beta minus zarracha deb ataladigan elektron atomni tark etadi. Va har bir birlikda protonlar ko'proq bo'lganligi sababli, elementning yadrosi yuqoriga qarab o'zgaradi va davriy jadvalda asl yadroning o'ng tomonida joylashgan.

Misollar

Beta-ning kaliy-40 bilan parchalanishi uni o'ng tomonda joylashgan kaltsiy izotopiga aylantiradi. Radioaktiv kaltsiy-47 skandiy-47 ga aylanadi, u barqaror titan-47 ga aylanishi mumkin. Bu beta-parchalanish nimaga o'xshaydi? Formula:

Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47

Beta zarrachaning qochish tezligi yorug'lik tezligidan 0,9 marta, ya'ni 270 000 km/sek.

Tabiatda beta-faol nuklidlar juda ko'p emas. Ahamiyatlilari juda kam. Masalan, kaliy-40, tabiiy aralashmada atigi 119/10 000 ni tashkil qiladi. Shuningdek, muhim tabiiy beta-minus faol radionuklidlar qatoriga uran va toriyning alfa va beta-parchalanish mahsulotlari kiradi.

Beta-parchalanishning odatiy misoli bor: toriy-234, alfa parchalanishida protaktiniy-234 ga aylanadi va keyin xuddi shu tarzda uranga aylanadi, lekin uning boshqa izotopi 234. Bu uran-234 alfa-parchalanish natijasida yana toriyga aylanadi. , lekin uning boshqa turi. Bu toriy-230 keyinchalik radiy-226 ga aylanadi, u radonga aylanadi. Va xuddi shu ketma-ketlikda, talliygacha, faqat turli xil beta o'tishlari bilan orqaga. Ushbu radioaktiv beta-parchalanish barqaror qo'rg'oshin-206 hosil bo'lishi bilan tugaydi. Ushbu transformatsiya quyidagi formulaga ega:

Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -> Po-214 -> Bi-210 -> Pb-206

Tabiiy va muhim beta-faol radionuklidlar K-40 va talliydan urangacha bo'lgan elementlardir.

Beta plus parchalanish

Bundan tashqari, beta plus transformatsiyasi mavjud. Bundan tashqari, pozitron beta parchalanishi deyiladi. U yadrodan pozitron deb ataladigan zarrachani chiqaradi. Natijada, asl elementning pastki raqamga ega bo'lgan chap tomoniga aylantirilishi.

Misol

Elektron beta parchalanishi sodir bo'lganda, magniy-23 natriyning barqaror izotopiga aylanadi. Radioaktiv evropiy-150 samariy-150 ga aylanadi.

Olingan beta-parchalanish reaktsiyasi beta+ va beta-emissiyalarni yaratishi mumkin. Ikkala holatda ham zarrachaning qochish tezligi yorug'lik tezligining 0,9 ga teng.

Boshqa radioaktiv parchalanishlar

Formulalari keng ma'lum bo'lgan alfa-parchalanish va beta-parchalanish kabi reaktsiyalardan tashqari, sun'iy radionuklidlarga nisbatan kamroq va xarakterli bo'lgan boshqa jarayonlar ham mavjud.

neytron parchalanishi. 1 massa birligiga ega neytral zarracha chiqariladi. Uning davomida bir izotop kichikroq massali boshqasiga aylanadi. Bunga misol qilib litiy-9 ning litiy-8 ga, geliy-5 ning geliy-4 ga aylanishini keltirish mumkin.

Yod-127 ning barqaror izotopi gamma nurlari bilan nurlantirilganda u 126-sonli izotopga aylanadi va radioaktivlikka ega bo'ladi.

proton parchalanishi. Bu juda kam uchraydi. Uning davomida zaryadi +1 va 1 birlik massaga ega bo'lgan proton chiqariladi. Atom og'irligi bir qiymatga kamayadi.

Har qanday radioaktiv o'zgarishlar, xususan, radioaktiv parchalanish gamma nurlanish ko'rinishidagi energiyaning chiqishi bilan birga keladi. Ular buni gamma nurlari deb atashadi. Ba'zi hollarda energiya kamroq bo'lgan rentgen nurlari kuzatiladi.

Bu gamma kvantlar oqimi. Bu tibbiyotda qo'llaniladigan rentgen nurlaridan ko'ra qattiqroq elektromagnit nurlanishdir. Natijada gamma kvantlar paydo bo'ladi yoki energiya atom yadrosidan oqib chiqadi. Rentgen nurlanishi ham elektromagnitdir, lekin atomning elektron qobiqlaridan kelib chiqadi.

Alfa zarrachalar diapazoni

Massasi 4 atom birligi va zaryadi +2 bo'lgan alfa zarralari to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanadi. Shu sababli, biz alfa zarrachalarining diapazoni haqida gapirishimiz mumkin.

Yugurishning qiymati dastlabki energiyaga bog'liq va havoda 3 dan 7 (ba'zan 13) sm gacha. Zich muhitda u millimetrning yuzdan bir qismidir. Bunday nurlanish qog'oz varag'iga va inson terisiga kira olmaydi.

O'zining massasi va zaryad raqami tufayli alfa zarrasi eng yuqori ionlashtiruvchi kuchga ega va o'z yo'lidagi hamma narsani yo'q qiladi. Shu munosabat bilan alfa radionuklidlari tanaga ta'sir qilganda odamlar va hayvonlar uchun eng xavfli hisoblanadi.

Beta zarralarining kirib borish kuchi

Protondan 1836 marta kichik massa soni, manfiy zaryad va o'lcham tufayli beta-nurlanish o'zi uchib o'tadigan moddaga zaif ta'sir qiladi, lekin bundan tashqari, parvoz uzoqroq bo'ladi. Shuningdek, zarrachaning yo'li ham to'g'ri emas. Shu munosabat bilan, ular qabul qilingan energiyaga bog'liq bo'lgan penetratsion qobiliyat haqida gapirishadi.

Havoda radioaktiv parchalanish paytida paydo bo'lgan beta zarralarining kirib borish qobiliyati 2,3 m ga etadi, suyuqliklarda ular santimetrda, qattiq jismlarda esa santimetrning fraktsiyalarida hisoblanadi. Inson tanasining to'qimalari nurlanishni 1,2 sm chuqurlikka o'tkazadi. Beta nurlanishidan himoya qilish uchun 10 sm gacha bo'lgan oddiy suv qatlami xizmat qilishi mumkin.10 MeV etarlicha yuqori parchalanish energiyasiga ega bo'lgan zarralar oqimi bunday qatlamlar tomonidan deyarli to'liq so'riladi: havo - 4 m; alyuminiy - 2,2 sm; temir - 7,55 mm; qo'rg'oshin - 5,2 mm.

Kichik o'lchamlarini hisobga olgan holda, beta nurlanish zarralari alfa zarralari bilan solishtirganda past ionlashtiruvchi kuchga ega. Biroq, ichkariga kirganda, ular tashqi ta'sir qilishdan ko'ra ancha xavflidir.

Hozirgi vaqtda barcha turdagi nurlanishlar orasida eng yuqori penetratsion ko'rsatkich neytron va gammaga ega. Havodagi bu nurlanishlarning diapazoni ba'zan o'nlab va yuzlab metrlarga etadi, ammo ionlashtiruvchi ko'rsatkichlar pastroq.

Gamma nurlarining aksariyat izotoplari energiyasi 1,3 MeV dan oshmaydi. Kamdan kam hollarda 6,7 ​​MeV qiymatlariga erishiladi. Shu munosabat bilan, bunday nurlanishdan himoya qilish uchun po'lat, beton va qo'rg'oshin qatlamlari susaytiruvchi omil uchun ishlatiladi.

Masalan, kobalt gamma nurlanishini o'n barobar susaytirish uchun qalinligi taxminan 5 sm bo'lgan qo'rg'oshin qalqoni, 100 marta zaiflash uchun 9,5 sm kerak bo'ladi.Beton himoyasi 33 va 55 sm, suv esa 70 va 115 sm bo'ladi. .

Neytronlarning ionlashtiruvchi ko'rsatkichlari ularning energiya ko'rsatkichlariga bog'liq.

Har qanday vaziyatda radiatsiyadan himoyalanishning eng yaxshi usuli bu manbadan iloji boricha uzoqroq turish va yuqori nurlanish zonasida imkon qadar kamroq vaqt sarflashdir.

atom parchalanishi

Atomlar deganda o'z-o'zidan yoki neytronlar ta'sirida taxminan teng o'lchamdagi ikki qismga bo'linish tushuniladi.

Bu ikki qism kimyoviy elementlar jadvalining asosiy qismidan elementlarning radioaktiv izotoplariga aylanadi. Misdan lantanidlargacha boshlang.

Chiqarish paytida bir nechta qo'shimcha neytronlar chiqib ketadi va gamma kvant ko'rinishidagi ortiqcha energiya mavjud bo'lib, bu radioaktiv parchalanish davridagiga qaraganda ancha katta. Shunday qilib, radioaktiv parchalanishning bir aktida bitta gamma kvant paydo bo'ladi va bo'linish paytida 8,10 gamma kvant paydo bo'ladi. Shuningdek, tarqoq bo'laklar katta kinetik energiyaga ega bo'lib, ular termal ko'rsatkichlarga aylanadi.

Chiqarilgan neytronlar, agar ular yaqin joyda joylashgan bo'lsa va neytronlar ularga tegsa, bir juft o'xshash yadrolarning ajralishini qo'zg'atishi mumkin.

Shu munosabat bilan atom yadrolarining ajralishining tarmoqlanishi, tezlashtiruvchi zanjirli reaktsiyasi va katta miqdordagi energiya hosil bo'lishi ehtimoli mavjud.

Bunday zanjir reaktsiyasi nazorat ostida bo'lganda, u ma'lum maqsadlar uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, isitish yoki elektr energiyasi uchun. Bunday jarayonlar atom elektr stantsiyalari va reaktorlarda amalga oshiriladi.

Agar siz reaktsiya ustidan nazoratni yo'qotsangiz, atom portlashi sodir bo'ladi. Shunga o'xshash narsa yadroviy qurollarda qo'llaniladi.

Tabiiy sharoitda faqat bitta element - uran mavjud bo'lib, u 235 raqami bilan faqat bitta parchalanuvchi izotopga ega. Bu qurol.

Oddiy uran yadro reaktorida uran-238 dan neytronlar ta'sirida ular 239-raqamli yangi izotopni, undan esa sun'iy bo'lgan va tabiiy ravishda yuzaga kelmaydigan plutoniyni hosil qiladi. Bunday holda, hosil bo'lgan plutoniy-239 qurol maqsadlarida ishlatiladi. Atom yadrolarining bo'linish jarayoni barcha atom qurollari va energiyasining mohiyatidir.

Formulasi maktabda o'rganiladigan alfa-emirilish va beta-emirilish kabi hodisalar bizning davrimizda keng tarqalgan. Ushbu reaktsiyalar tufayli atom elektr stantsiyalari va yadro fizikasiga asoslangan boshqa ko'plab sanoat tarmoqlari mavjud. Biroq, ushbu elementlarning ko'pchiligining radioaktivligi haqida unutmang. Ular bilan ishlashda maxsus himoya va barcha ehtiyot choralariga rioya qilish talab etiladi. Aks holda, bu tuzatib bo'lmaydigan falokatga olib kelishi mumkin.

beta parchalanishi

b-emirilish, atom yadrosining radioaktiv parchalanishi, yadrodan elektron yoki pozitronning chiqib ketishi bilan birga keladi. Bu jarayon yadro nuklonlaridan birining o'z-o'zidan boshqa turdagi nuklonga aylanishi bilan bog'liq, ya'ni: neytronning (n) protonga (p) yoki protonning neytronga aylanishi. Birinchi holda, elektron (e -) yadrodan uchib chiqadi - b deb ataladigan parchalanish sodir bo'ladi. Ikkinchi holda, pozitron (e +) yadrodan uchib chiqadi - b + parchalanish sodir bo'ladi. B.-r da jo‘nash. elektronlar va pozitronlar birgalikda beta zarralar deb ataladi. Nuklonlarning o'zaro o'zgarishi boshqa zarracha - neytrinoning paydo bo'lishi bilan birga keladi ( ν ) yadrodagi nuklonlarning umumiy soniga teng b+ yemirilish yoki antineytrino A holatida o'zgarmaydi va yadro mahsuloti davriy sistemada o'ng tomonda uning yonida turgan dastlabki yadroning izobaridir. elementlardan. Aksincha, b + -parchalanish vaqtida protonlar soni bittaga kamayadi, neytronlar soni esa bittaga ko'payadi va dastlabki yadroning chap tomonida joylashgan izobar hosil bo'ladi. Ramziy jihatdan B.-r ning ikkala jarayoni. quyidagi shaklda yoziladi:

bu yerda -Z neytronlari.

Eng oddiy misol (b - -parchalanish - elektron va antineytrino chiqarish bilan erkin neytronning protonga aylanishi (neytronning yarimparchalanish davri ≈ 13) min):

Murakkabroq misol (b - parchalanish - ikkita neytron (n) va bitta proton (p) dan iborat vodorod - tritiyning og'ir izotopining parchalanishi):

Ko'rinib turibdiki, bu jarayon bog'langan (yadro) neytronning b - yemirilishiga kamayadi. Bunda b-radioaktiv tritiy yadrosi davriy sistemaning keyingi elementi - engil geliy izotopining yadrosi 3 2 He yadrosiga aylanadi.

11 C uglerod izotopining quyidagi sxema bo'yicha parchalanishi b + yemirilishiga misol bo'la oladi:

Protonning yadro ichidagi neytronga aylanishi atomning elektron qobig'idan elektronlardan birining proton tomonidan tutib olinishi natijasida ham sodir bo'lishi mumkin. Ko'pincha elektron tutilishi sodir bo'ladi

B.-r. tabiiy radioaktiv va sun'iy radioaktiv izotoplarda ham kuzatiladi. Yadro b-transformatsiya turlaridan biriga nisbatan beqaror bo'lishi uchun (ya'ni u B.-r.ga o'tishi mumkin), reaksiya tenglamasining chap tomonidagi zarrachalar massalari yig'indisi. transformatsiya mahsulotlarining massalari yig'indisidan kattaroq bo'lishi kerak. Shuning uchun B.da - daryo. energiya chiqariladi. B.ning energiyasi - daryo. E b ni munosabat yordamida bu massa farqidan hisoblash mumkin E = mc2, qayerda bilan - yorug'likning vakuumdagi tezligi. b-emirilish holatida

qayerda M - neytral atomlarning massalari. b+ yemirilishda neytral atom oʻz qobigʻidagi elektronlardan birini, B.-r energiyasini yoʻqotadi. teng:

qayerda men- elektronning massasi.

B.ning energiyasi - daryo. uchta zarrachaga taqsimlangan: elektron (yoki pozitron), antineytrino (yoki neytrino) va yadro; yorug'lik zarralarining har biri deyarli har qanday energiyani 0 dan E b gacha olib ketishi mumkin, ya'ni ularning energiya spektrlari uzluksizdir. Neytrino har doim bir xil energiyani K-tutib olishdagina olib yuradi.

Demak, b - -emirilishda boshlang'ich atomning massasi oxirgi atomning massasidan oshadi, b + -emirilishda esa bu ortiqcha kamida ikkita elektron massaga teng.

B.ning tadqiqotlari - daryo. yadrolari olimlarga bir necha bor kutilmagan sirlarni taqdim etgan. Radioaktivlik kashf qilingandan keyin B. hodisasi - daryo. uzoq vaqtdan beri atom yadrolarida elektronlar mavjudligi foydasiga argument sifatida ko'rib chiqilgan; bu taxmin kvant mexanikasiga aniq zid bo'lib chiqdi (qarang: atom yadrosi). Keyin, B.-r. davomida chiqarilgan elektronlar energiyasining nomutanosibligi, hatto baʼzi fiziklar oʻrtasida energiyaning saqlanish qonuniga ishonmaslikni ham keltirib chiqardi, chunki. ma'lum bo'lganki, bu transformatsiyada aniq energiyaga ega bo'lgan holatlardagi yadrolar ishtirok etadi. Yadrodan chiqadigan elektronlarning maksimal energiyasi boshlang'ich va oxirgi yadrolarning energiyalari orasidagi farqga to'liq tengdir. Ammo bu holda, agar chiqarilgan elektronlar kamroq energiya olib yursa, energiya qayerda yo'qolishi aniq emas edi. Nemis olimi V.Paulining yangi zarracha – neytrino borligi haqidagi taxmini nafaqat energiyaning saqlanish qonunini, balki fizikaning yana bir muhim qonuni – burchak momentining saqlanish qonunini ham saqlab qoldi. Neytron va protonning spinlari (yaʼni toʻgʻri momentlari) 1/2 ga teng boʻlgani uchun, B.-r.ning oʻng tomonida spinni saqlab qolish uchun. spini 1/2 bo'lgan zarrachalarning faqat toq soni bo'lishi mumkin. Xususan, erkin neytron n → p + e - + n ning b - yemirilishida faqat antineytrinoning paydo bo'lishi impulsning saqlanish qonunining buzilishini istisno qiladi.

B.-r. davriy tizimning barcha qismlarining elementlarida uchraydi. b-transformatsiyaga moyillik maksimal barqarorlikka mos keladigan miqdorga nisbatan bir qator izotoplarda neytronlar yoki protonlarning ortiqcha bo'lishi tufayli yuzaga keladi. Shunday qilib, neytron yetishmaydigan izotoplar uchun b + yemirilish yoki K- tutilish tendentsiyasi, neytronga boy izotoplarga esa b - yemirilish tendentsiyasi xosdir. Davriy sistemaning barcha elementlarining 1500 ga yaqin b-radioaktiv izotoplari ma'lum, eng og'irlaridan tashqari (Z ≥ 102).

B.ning energiyasi - daryo. Hozirgi vaqtda ma'lum bo'lgan izotoplar oralig'ida

yarimparchalanish davri 1,3 dan 10 -2 gacha keng diapazonda sek(12 N) Beta parchalanishiga 2 10 13 yil (tabiiy radioaktiv izotop 180 Vt).

Kelajakda B.ning oʻqishi – daryo. fiziklarni bir necha bor eski g'oyalarning barbod bo'lishiga olib keldi. Aniqlanishicha, B. - daryo. butunlay yangi tabiat kuchlari boshqaradi. B.-r. kashf qilinganidan keyin uzoq vaqt oʻtganiga qaramay, B.-r.ni yuzaga keltiruvchi oʻzaro taʼsir tabiati toʻliq oʻrganilmagan. Bu shovqin "zaif" deb nomlangan, chunki. u yadroviydan 10 12 marta va elektromagnitdan 10 9 marta kuchsizdir (u faqat gravitatsiyaviy oʻzaro taʼsirdan oshib ketadi; “Zaif oʻzaro taʼsirlar”ga qarang). Zaif o'zaro ta'sir barcha elementar zarralarga xosdir (Elementar zarrachalarga qarang) (fotondan tashqari). Fiziklar B.-r. "o'ng" va "chap" o'rtasidagi simmetriya buzilishi mumkin. Bu paritetning saqlanmaganligi zaif o'zaro ta'sirlarning xususiyatlariga bog'liq.

B.ning oʻqiyotgani — daryo. Uning yana bir muhim jihati ham bor edi. B.-r ga nisbatan yadroning yashash muddati. b-zarrachalar spektrining shakli esa yadro ichida boshlang'ich nuklon va mahsulot nuklonlari joylashgan holatlarga bog'liq. Shuning uchun B.-r.ni oʻrganish kuchsiz oʻzaro taʼsirlarning tabiati va xossalari haqidagi maʼlumotlardan tashqari, atom yadrolarining tuzilishi haqidagi tushunchani sezilarli darajada kengaytirdi.

B.ning ehtimoli - daryo. asosiy va oxirgi yadrolardagi nuklonlarning holatlari bir-biriga qanchalik yaqin bo'lishiga bog'liq. Agar nuklonning holati o'zgarmasa (nuklon o'sha joyda qolganday tuyulsa), unda ehtimollik maksimal bo'ladi va boshlang'ich holatning oxirgi holatga mos ravishda o'tishi ruxsat etilgan deb ataladi. Bunday oʻtishlar B. — daryoga xosdir. engil yadrolar. Yengil yadrolar deyarli bir xil miqdordagi neytron va protonlarni o'z ichiga oladi. Og'irroq yadrolarda protonlarga qaraganda ko'proq neytronlar mavjud. Har xil turdagi nuklonlarning holatlari bir-biridan tubdan farq qiladi. B.ni murakkablashtiradi - daryo; oʻtishlari borki, ularda B. - daryo. kam ehtimollik bilan sodir bo'ladi. O'tish yadroning spinini o'zgartirish zarurati bilan ham to'sqinlik qiladi. Bunday o'tishlar taqiqlangan deb ataladi. O'tishning tabiati b-zarrachalarning energiya spektrining shakliga ham ta'sir qiladi.

Beta-spektrometr yordamida b-radioaktiv yadrolar (beta-spektr) chiqaradigan elektronlarning energiya taqsimotini eksperimental o'rganish amalga oshiriladi. b-spektrlarga misollar keltirilgan guruch. bitta va guruch. 2 .

Lit.: Alfa, beta va gamma spektroskopiyasi, ed. K. Zigbana, trans. ingliz tilidan, c. 4, M., 1969, Ch. 22-24; Eksperimental yadro fizikasi, ed. E. Segre, trans. Ingliz tilidan, 3-jild, M., 1961.

E. M. Leykin.

Neytronning beta spektri. Kinetik x o'qi bo'yicha chizilgan. elektron energiyasi E in kev, y o'qi bo'yicha - nisbiy birliklarda N (E) elektronlar soni (vertikal chiziqlar ma'lum energiyaga ega elektronlarning o'lchash xatolarining chegaralarini ko'rsatadi).

Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. 1969-1978 .

Boshqa lug'atlarda "Beta decay" nima ekanligini ko'ring:

Beta yemirilish, atom yadrolarining radioaktiv transformatsiyalari, rxx jarayonida yadrolar elektronlar va antineytrinolar (beta yemirilish) yoki pozitronlar va neytrinolar (beta + yemirilish) chiqaradi. B. p. da jo'nab ketish. elektronlar va pozitronlar umumiy nomga ega. beta zarralari. Da… … Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Zamonaviy entsiklopediya

beta parchalanishi- (b yemirilish), parchalanadigan yadro elektronlar yoki pozitronlar chiqaradigan radioaktivlik turi. Elektron beta parchalanishida (b) neytron (yadro ichidagi yoki erkin) elektron va antineytrino chiqarish bilan protonga aylanadi (qarang ... ... Illustrated entsiklopedik lug'at

beta parchalanishi- (b yemirilish) atom yadrolarining radioaktiv transformatsiyalari, bunda yadrolar elektronlar va antineytrinolar (b yemirilish) yoki pozitronlar va neytrinolar (b+ yemirilish) chiqaradi. B. p. da jo'nab ketish. elektronlar va pozitronlar birgalikda beta zarralar (b zarralar) deb ataladi ... Rossiya mehnatni muhofaza qilish ensiklopediyasi

- (b chirish). atom ichidagi neytron n ning proton p ga va protonning neytronga o'z-o'zidan (spontan) o'zgarishi. yadrolar (shuningdek, erkin neytron protoniga aylanishi), elektronning e yoki pozitron e + va elektron antineytrinolarning emissiyasi bilan birga ... ... Jismoniy entsiklopediya

Atom yadrosi ichida neytronning protonga va protonning neytronga o'z-o'zidan o'zgarishi, shuningdek, elektron yoki pozitron va neytrino yoki antineytrinoning emissiyasi bilan birga erkin neytronning protonga aylanishi. ikki baravar beta yemirilishi…… Yadro energetikasi atamalari

- (qarang beta) atom yadrosining radioaktiv transformatsiyasi, bunda elektron va antineytrino yoki pozitron va neytrino chiqariladi; beta-emirilishda atom yadrosining elektr zaryadi bittaga o'zgaradi, massa soni o'zgarmaydi. Yangi lug'at...... Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

beta parchalanishi- beta nurlari, beta parchalanishi, beta zarralari. Birinchi qism [beta] deb talaffuz qilinadi ... Zamonaviy rus tilida talaffuz va stress qiyinchiliklari lug'ati

Mavjud., Sinonimlar soni: 1 decay (28) ASIS Sinonimlar lug'ati. V.N. Trishin. 2013 yil ... Sinonim lug'at

Beta-parchalanish, beta-parchalanish... Imlo lug'ati

BETA DECAY- (ß yemirilish) atom yadrosining radioaktiv o'zgarishi (zaif o'zaro ta'sir), bunda elektron va antineytrino yoki pozitron va neytrino chiqariladi; da B. r. atom yadrosining elektr zaryadi bittaga o'zgaradi, massa (qarang) o'zgarmaydi ... Katta politexnika entsiklopediyasi

Kitoblar

• Fizikada nurlanish va materiya muammolari haqida. Mavjud nazariyalarning tanqidiy tahlili: kvant mexanikasining metafizik tabiati va kvant maydon nazariyasining xayoliy tabiati. Muqobil - miltillovchi zarrachalar modeli, Petrov Yu.I. , Kitob “toʻlqin” va “zarracha” tushunchalarining birligi va qarama-qarshiligi muammolari tahliliga bagʻishlangan. Bu masalalar yechimini izlashda fundamental ... Turkumning matematik asoslari: