постоянная распада показывает продолжительность жизни

Коронавирус по дням от заражения

Специалисты реабилитационного центра “Лаборатория Движения” помогут в восстановлении после перенесенной коронавирусной инфекции (COVID-19)

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

COVID-19 — вирус из группы бетакоронавирусов, преодолевших видовый барьер, передаваемых человеку от животных. Принадлежит к группе острых инфекционных заболеваний, характеризующихся резким поднятием температуры, интоксикацией, миалгией, поражением различных отделов дыхательных путей. Примерно у 80% инфицированных патология протекает бессимптомно. В ряде клинических случаев вызывает развитие тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, англ. SARS).

Рассказывает специалист «Лаборатории движения»

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Дата публикации: 01 Сентября 2021 года

Дата проверки: 0 года

Содержание статьи

Основные симптомы болезни

Одни из наиболее частых вопросов — инкубационный период коронавируса у человека, сколько дней длится, через сколько дней проявляется коронавирус после контакта с больным человеком, как развивается симптомокомплекс. Инкубационный период коронавируса длится от 2 до 14 суток, максимальный зафиксированный период — 27 дней. В среднем, первые признаки проявляются на пятый-восьмой день.

По последним исследованиям выделены следующие первичные симптомы:

Переход на следующую стадию течения болезни отмечен проявлениями дыхательной недостаточности: учащение дыхания и сердцебиения, одышка, боль в груди, понижение давления и головокружение, или низкий уровень сатурации и потеря сознания (при поражении легочной ткани).

Сколько дней заразен человек при коронавирусе? Человек становится заразным со времени попадания инфекции в организм и остается носителем некоторое время спустя исчезновения симптомов.

Коронавирус: протекание болезни по дням

Медиками выделено три стадии возможного протекания инфекционного заболевания: бессимптомная легкая, средняя и тяжелая атипичная форма. Рассмотрим график развития ковид по дням, течение болезни в каждой из стадий.

Развитие легкой формы коронавируса по дням.

При легкой фазе течения болезни симптомы схожи с проявлением гриппа или ОРВИ. Диагноз уточняют методом тестирования на антитела к коронавирусу.

Ковид средней тяжести: симптомы по дням

При ковиде средней тяжести пик активного отклика иммунитета и переломный момент заболевания приходится на 8-11 сутки. При переходе патологии в тяжелую стадию необходимо подключение больного к аппарату искусственной вентиляции легких.

Тяжелая форма Ковид-19

При тяжелом течении больные нуждается в срочной госпитализации под постоянным контролем врачей. Начало течения проявляется симптоматикой, схожей с ковидом средней тяжести:

Как понять, что наступило выздоровление

Первый признак наступающего выздоровления — отсутствие осложненного дыхания. Сколько дней болеют коронавирусом до первых признаков выздоровления зависит от правильной диагностики и объема оказанной медицинской помощи:

Сколько длится коронавирус и благоприятность исхода зависит от правильного обследования и лечения.

Источник

Закон радиоактивного распада

Появление «ручных» сцинтилляционных счетчиков и, главным образом, счётчиков Гейгера–Мюллера, которые помогли автоматизировать подсчёты частиц (см. § 15-е), привело физиков к важному выводу. Любой радиоактивный изотоп характеризуется самопроизвольным ослабеванием радиоактивности, выражающимся в уменьшении количества распадающихся ядер в единицу времени.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Построение графиков активности различных радиоактивных изотопов приводило учёных к одной и той же зависимости, выражающейся показательной функцией (см. график). По горизонтальной оси отложено время наблюдения, а по вертикальной – количество нераспавшихся ядер. Кривизна линий могла быть различной, однако сама функция, которой выражались описываемые графиками зависимости, оставалась одной и той же:

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниN – количество нераспавшихся ядер
N0 – начальное количество ядер
t – время наблюдения, с
T – период полураспада, с

Эта формула выражает закон радиоактивного распада: количество нераспавшихся с течением времени ядер определяется как произведение начального количества ядер на 2 в степени, равной отношению времени наблюдения к периоду полураспада, взятой с отрицательным знаком.

Как выяснилось в ходе опытов, различные радиоактивные вещества можно охарактеризовать различным периодом полураспада – временем, за которое количество ещё нераспавшихся ядер уменьшается вдвое (см. таблицу).

Йод-12915 млн летУглерод-145,7 тыс лет
Йод-1318 днейУран-2350,7 млрд лет
Йод-1357 часовУран-2384,5 млрд лет

Период полураспада – общепринятая физическая величина, характеризующая скорость радиоактивного распада. Многочисленные опыты показывают, что даже при очень длительном наблюдении за радиоактивным веществом его период полураспада постоянен, то есть не зависит от числа уже распавшихся атомов. Поэтому закон радиоактивного распада нашёл применение в методе определения возраста археологических и геологических находок.

Метод радиоуглеродного анализа. Углерод – очень распространённый на Земле химический элемент, в состав которого входят стабильные изотопы углерод-12, углерод-13 и радиоактивный изотоп углерод-14, период полураспада которого составляет 5,7 тысяч лет (см. таблицу). Живые организмы, потребляя пищу, накапливают в своих тканях все три изотопа. После прекращения жизни организма поступление углерода прекращается, и с течением времени его содержание убывает естественным путём, за счёт радиоактивного распада. Поскольку распадается только углерод-14, с течением веков и тысячелетий изменяется соотношение изотопов углерода в ископаемых останках живых организмов. Измерив эту «углеродную пропорцию», можно судить о возрасте археологической находки.

Метод радиоуглеродного анализа применим и для геологических пород, а также для ископаемых предметов быта человека, но при условии, что соотношение изотопов в образце не было нарушено за время его существования, например, пожаром или действием сильного источника радиации. Неучёт подобных причин сразу после открытия этого метода приводил к ошибкам на несколько веков и тысячелетий. Сегодня применяются «вековые калибровочные шкалы» для изотопа углерода-14, исходя из его распределения в долгоживущих деревьях (например, в американской тысячелетней секвойе). Их возраст можно подсчитать весьма точно – по годовым кольцам древесины.

Предел применения метода радиоуглеродного анализа в начале XXI века составлял 60 000 лет. Для измерения возраста более древних образцов, например горных пород или метеоритов, используют аналогичный метод, но вместо углерода наблюдают за изотопами урана или других элементов в зависимости от происхождения исследуемого образца.

Источник

Постоянная распада показывает продолжительность жизни

Проинтегрировав (1) получим закон радиоактивного распада

Активность измеряется в кюри (Ки) и беккерелях (Бк)

1 Ки = 3.7·10 10 распадов/c,
1 Бк = 1 распад/c.

Распад исходного ядра 1 в ядро 2, с последующим его распадом в ядро 3, описывается системой дифференциальных уравнений

Количество ядер 2 достигает максимального значения постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизнипри постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниЕсли λ2 постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни), суммарная активность будет монотонно уменьшаться.
Если λ21 ( постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни1, при достаточно больших временах вклад второй экспоненты в (7б) становится пренебрежимо мал, по сравнению со вкладом первой и активности второго A2 = λ2N2 и первого изотопов A1 = λ1N1 практически сравняются. В дальнейшем активности как первого так и второго изотопов будут изменяться во времени одинаково.

Поэтому в естественном состоянии все изотопы, генетически связанные в радиоактивных рядах, обычно находятся в определенных количественных соотношениях, зависящих от их периодов полураспада.
В общем случае, когда имеется цепочка распадов 1→2→. n, процесс описывается системой дифференциальных уравнений

Решением системы (10) для активностей с начальными условиями N1(0) = N10; Ni(0) = 0 будет

Штрих означает, что в произведении, которое находится в знаменателе, опускается множитель с i = m.

Источник

42. Закон радиоактивного распада. Постоянная распада, среднее время жизни ядра, период полураспада, активность.

Радиоактивный распад – процесс превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, который сопровождается испусканием частиц.

N=N0e λt – закон радиоактивного распада, где N – число нераспавшихся ядер, N0 – число начальных ядер.

43. Виды радиоактивного распада. Α – распад, схема распада, закономерности распада.

Радиоактивный распад – процесс превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, который сопровождается испусканием частиц.

Виды радиоактивного распада:

1)α – распад – сопровождается испусканием атомов гелия.

2)β – распад – испускание электронов и позитронов.

3)γ – распад – испускание фотонов при переходах между состояниями ядер.

4)Спонтанное деление ядер.

44. β – распад. Схемы β + , β и К-захвата. Закономерности β – распада.

β – распад включает в себя 3 вида распада:

2)β + или позитронный. Испускаются античастицы электрона – позитроны: 1 1p→ 1 0n+ 0 1e+υe – реакция превращения протона в нейтрон. Самостоятельно реакция не проходит. Общий вид реакции: A ZX→ A Z-1Y+ 0 1e+υe.Наблюдается у искусственных радиоактивных ядер.

3)Электронный захват. Происходит превращение ядра, захватывает K – оболочку и превращается в нейтрон: 1 1p+ 0 -1e→ 1 0n+υe. Общий вид: A ZX+ 0 1e→ A Z-1Y+υe. В результате электрического захвата из ядер вылетает только одна частица. Сопровождается характерным рентгеновским излучением.

45. Ядерные реакции, их закономерности. Реакции деления. Реакции синтеза. Энергетический выход реакции.

Я́дерная реа́кция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, часто приводящий к выделению колоссального количества энергии. При протекании ядерных реакций выполняются следующие законы: сохранения электрического заряда и числа нуклонов, сохранения энергии и

импульса, сохранения момента импульса, сохранения четности и

Реакция деления – деление атомного ядра на несколько более легких ядер. Деления бывают вынужденные и спонтанные.

Реакция синтеза – реакция слияния лёгких ядер в одно. Эта реакция происходит только при высоких температурах, порядка 10 8 К и называется термоядерной реакцией.

Энергетическим выходом реакции Q называется разность между суммарными энергиями покоя всех частиц до и после ядерной реакции. Если Q >0, то суммарная энергия покоя уменьшается в процессе ядерной реакции. Такие ядерные реакции называются экзоэнергетическими. Они могут протекать при сколь угодно малой начальной кинетической энергии частиц. Наоборот, при Q 6 / 6 6

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Радиоактивность

Конспект лекции с демонстрациями

Наши задачи: познакомить с основными видами радиоактивного распада, в виртуальных экспериментах показать цепочки радиоактивных превращений и способ измерения постоянной распада.

не испускает ли соль урана (уранилсульфат калия) какие-либо лучи под действием солнечного света (незадолго перед этим были открыто рентгеновское излучение, физики искали аналоги). постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.1 Изображение фотопластинки
Беккереля

В конце февраля 1896 г. на заседании Французской академии наук он сделал сообщение о рентгеновском излучении фосфоресцирующих веществ. Но позднее А.Беккерель обнаружил, что соль урана испускает неизвестное излучение и без предварительного освещения. Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. Таким образом, это свойство было присуще не соединениям, а химическому элементу — урану. Позднее это явление названо радиоактивностью. В 1898 г. Мария Кюри и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность тория, позднее ими были открыты радиоактивные элементы полоний и радий. Поэт Владимир Маяковский сравнивал поэзию с добычей радия: «в грамм добыча, в год труды».

В 1903 г. А.Беккерелю, Марии Кюри и Пьеру Кюри была присуждена нобелевская премия:

А НРИ Б ЕККЕРЕЛЬ in recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity.

М АРИЯ К ЮРИ and П ЬЕР К ЮРИ in recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Ядра, подверженные радиоактивному распаду, называются радиоактивными. Частицы, испускаемые при распаде, имеют энергии вплоть до

10 МэВ. Характеризуется распад 1)временем протекания, 2)видом испускаемых частиц, 3)энергиями испускаемых частиц.

Очевидное необходимое условие (не всегда достаточное) радиоактивного распада, вытекающее из закона сохранения энергии:

масса радиоактивного ядра должна превышать сумму масс ядра-осколка и частиц, вылетающих при распаде.

Типы распада

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Существует три вида бета-распада:

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Поскольку ядра в возбужденном состоянии, образованные в результате α-, β-распадов или ядерных реакций, могут иметь большие времена жизни, как особый тип распада выделяют гамма-распад:

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Эти виды радиоактивности наблюдаются только для искусственно полученных ядер.

Радиоактивные семейства

Все ядра с массовым числом A > 209 нестабильны, испытывают α или β-распад. Если массовое число ядра значительно превышает граничное число A = 209, то это ядро переходит в стабильное путем нескольких последовательных распадов. В этой цепочки распадов чередуются друг с другом α и β-распады.

Для большинства других радиоактивных ядер кроме 238 U, 235 U и 232 Th периоды полураспада меньше возраста Земли. Поэтому они существуют благодаря распаду этих трех.

Закон простого радиоактивного распада

Простым называется распад, когда имеется некоторое количество радиоактивных ядер, и они распадаются. Если же радиоактивные ядра получаются в результате других ядер, говорят о сложном распаде.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Время T1/2, за которое среднее число ядер убывает вдвое вследствие распада, называют периодом полураспада. Подставив в (2) t = T1/2, получим связь периода полураспада с постоянной распада

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Значения T1/2 колеблются в очень широких пределах: от

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Это биномиальное распределение. При практических измерениях, как правило, k = λtN0.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Решение этого уравнения (интегрирование разделением переменных) имеет вид

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Изобразите сами график этой функции и увидите, что со временем достигается равновесие между числом образующихся и числом распадающихся ядер.

Измерение периода полураспада

Ставим рядом с радиоактивным препаратом счетчик частиц, образующихся при распаде. Пусть период полураспада T1/2 не слишком велик, так что за разумное время измерения активность препарата заметно меняется. Скорость счета пропорциональна активности. Выберем интервал времени Δt таким, чтобы постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни >> 1, иначе будет велика статистическая погрешность. Для простоты через равные промежутки времени будем включать счетчик частиц на время Δt. Получим ряд значений показаний счетчика k1, k2, k3. пропорциональных активности в соответствующие моменты времени. Теоретически активность меняется по экспоненциальному закону (формула 4) и логарифм активности

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Энергии и спектры альфа-частиц

Пусть исходное ядро покоится. Запишем законы сохранения энергии и импульса

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Из (11) следует, что энергия, выделяющаяся при распаде, Q делится между продуктами распада

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.4 Спектр α-частиц

т.к. частицы нерелятивистские. Это позволяет из (13) и (11) исключить pдоч и Tдоч. Получим формулу для расчета энергии α-частиц

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Заметим, что, во-первых, почти вся выделяемая энергия уносится α-частицей (Tдоч

На практике для ряда ядер левее Tα, определяемой формулой (14), обнаружено еще несколько линий. Это значит, что часть частиц испускается с меньшими энергиями. Нашлось объяснение этому явлению, названному тонкой структурой α-спектра: дочернее ядро оказывается в возбужденном состоянии. Энергия возбуждения квантована, следовательно, и Tα может принимать только определенные дискретные значения. ΔTα

0.1 МэВ. Отсюда и название явления.

Для двух ядер Po 212 и Po 214 обнаружены линии с энергией, большей Tα, чем по формуле (14). Такие частицы назвали длиннопробежными. Они образуются, если материнское ядро перед распадом находилось в возбужденном состоянии, а дочернее оказывается в основном состоянии. Таких частиц очень мало, т.к. более вероятен переход возбужденного ядра в основное состояние путем испускания γ-излучения.

Природа альфа-распада

Для выяснения главных закономерностей α-распада можно предположить, что в материнском ядре есть готовая α-частица. Оценим время, необходимое для вылета ее из ядра. постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.6 Энергия взаимодействия α-частиц с ядром

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

А реальные периоды полураспада на много порядков больше этой величины. Удивительно не только это, но и то, что α-распад вообще происходит. Посмотрим на график зависимости энергии взаимодействия α-частицы с ядром, имеющим радиус Rя (рис. 6).

Закономерности и природа бета-распада

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Считается сейчас, что масса нейтрино mν

0 (во всяком случае, она меньше 1/2500 массы электрона). Тогда

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.7 Схема распада ядер 64 Cu

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Энергетический спектр бета-частиц

Объяснение непрерывного характера вызвало в свое время большие затруднения.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.9 Схема опыта по обнаружению нейтрино

Это объяснение предложено известным физиком В. Паули в 1930 году. Он писал «Я допускаю, что мой прием может на первый взгляд показаться довольно невероятным, потому, что, если бы нейтрино существовало, то оно давно было бы открыто. Тем не менее, кто не рискует, тот не выигрывает. Поэтому мы должны обсуждать любой путь к спасению.»

Лишь в 1956 г. Ф. Райнесу и К. Коэну удалось в результате сложного эксперимента доказать существование антинейтрино. Были зарегистрированы антинейтрино, образующиеся в ядерном реакторе в результате распада нейтронов деления(17). Как и предсказал В. Паули, нейтрино имеет очень маленькое сечение взаимодействия с веществом σ

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

В больших баках (2) (объем

10 мкс), захватываются ядрами кадмия. Последние, переходя в основное состояние, излучают γ-кванты. Их регистрация дает второй импульс (рис.9). Все эти сложности нужны, чтобы выделить очень редкие полезные события на громадном фоне сигналов, не связанных с регистрацией антинейтрино. Итак, событие состоялось, если одновременно два детектора регистрировали импульсы от γ-квантов с энергией 0.511 МэВ, а затем через 10 мкс фиксировалось γ-излучение возбужденного ядра кадмия. После примерно 1400 часов работы скорость счета антинейтрино составила (2.88±0.22) импульса в час.

О теории бета-распада

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Это соответствует энергии электрона T≈Δp·c=20МэВ. Электроны такой энергии электрическим полем ядра не удержать. Кроме того, предположение о существовании в ядре электронов противоречит опытным данным для значений спинов и магнитных моментов ядер.

Для вероятности перехода ядра из начального состояния в конечное используем формулу квантовой электродинамики

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Следуя Ферми, положим в простой модели, что слабое взаимодействие, ответственное за распад, можно описать константой G.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

В предположении равновероятного распределения состояний вероятность, что электрон вылетит с импульсом в интервале постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни, а антинейтрино с импульсом в интервале постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни, пропорциональна произведению этих дифференциалов.

Теперь надо учесть закон сохранения энергии: сумма энергий электрона и антинейтрино равна энергии β-распада Qβ (энергией, которую получит ядро, можно пренебречь ввиду ее крайне малости).

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Условие (20) будет выполнено, если в выражении для dw ввести множителем δ-функцию постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни, не равную нулю только при выполнении условия (20).

Получаем для вероятности

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Еще нужно учесть кулоновское взаимодействие β-частиц с заряженным ядром: электроны притягиваются к ядру, и в низкоэнергетической части спектра их окажется больше. Это можно сделать с помощью коэффициента F(Z,E), который точно вычисляется. Из (23) видно, что если на график нанести экспериментальные значения постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни, то они должны лежать на прямой, пересекающей ось абсцисс в точке Qβ. И такие спектры нашлись! (см. рис.10). Это говорит о верности сделанных начальных предположений. постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.10 Спектр β-частиц при распаде нейтрона

Построение графика Ферми-Кюри существенно увеличивает точность определения максимальной энергии β-спектра. Действительно, для нахождения Qβ из обычного β-спектра приходится ограничиваться анализом лишь тех экспериментальных точек, которые располагаются у самой верхней границы спектра. Эти точки измерены с наименьшей статистической точностью.

Как упоминалось выше, матричный элемент Mкон,нач отвечает за влияние структуры ядра. Если конфигурации начального и конечного состояния близки (например, при распаде трития нейтрон в 1s-состоянии превращается в протон в том же состоянии) волновые функции сильно перекрываются, постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.11 Диаграмма Феймана для β-рападая

и интеграл (19a) имеет большое значение. Вероятность распада оказывается большой. Такие распады называют разрешенными. Если же отличие состояний велико, вероятность распада крайне мала. Эти распады называют запрещенными. Пример, период полураспада изотопа калия 40 K составляет 1.25·10 9 лет. Такие распады сопровождаются изменением спина и четности ядра.

Переходы ядер из возбужденных состояний

В возбужденном состоянии ядро может получиться в результате α-распада, β-распада или ядерной реакции.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Запишем законы сохранения энергии и импульса для этого процесса

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Энергия Qγ, выделяющаяся при распаде, делится между квантом и ядром, которые разлетаются в противоположные стороны.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.12 Схема распада 24 Na

Вероятность перехода из возбужденного состояния, а, следовательно, и время жизни ядра в возбужденном состоянии, зависит от энергии возбуждения, спина и четности начального и конечного состояний. Чем меньше Qγ, больше разность спинов, тем вероятность перехода меньше. Так же влияет и несохранение четности. На рис.12 схема распада изотопа натрия 24 Na. Из-за большой разности спинов 24 Na и магния 24 Mg β-распад происходит сначала в возбужденное состояние 24 Mg, потом два последовательных перехода, и ядро 24 Mg оказывается в основном состоянии.

Энергия возбуждения может быть передана одному из электронов атомной оболочки. Электрон покидает атом, а ядро переходит в более низкое энергетическое состояние.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Энергия возбуждения ядра расходуется на разрыв связи электрона εi, сообщения кинетической энергии ему и ядру отдачи

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Если энергия ядерного перехода превышает удвоенную энергию покоя электрона (Qγ > 2mec 2 = 1.022 МэВ), тогда может происходить образование электрон-позитронных пар (так называемая парная конверсия). Вероятность ее в отличие внутренней конверсии на электронах растёт с ростом энергии ядерного перехода. В этом случае спектры образующихся электронов и позитронов являются непрерывными. Суммарная кинетическая энергия электрона и позитрона равна разности энергии ядерного перехода Qγ и энергии, затраченной на рождение электрон-позитронной пары.

Резонансное поглощение. Эффект Мессбауэра

При облучении вещества γ-квантами наряду с обычными процессами взаимодействия с веществом (см. лекцию «Взаимодействие излучений с веществом») возможно резонансное поглощение, когда γ-квант исчезает, а ядро возбуждается. Для резонансного поглощения необходимо, чтобы энергия γ-кванта равнялась разности внутренних энергий ядра в возбуждённом и основном состояниях. До 1958 года считался невозможным процесс поглощения ядром γ-кванта, если излучающее и поглощающее ядра одинаковы.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

При испускании фотона атом получает отдачу постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниУменьшение энергии фотона за счет отдачи атома не существенно. Спектры испускания и поглощения практически совпадают. постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.14 Спектры испускания и поглощения γ-квантов

Иная картина в случае испускания γ-излучения ядром. Для примера возьмем ядро железа 57 Fe с энергией испускаемых γ-квантов 14.4 кэВ. Измеренное среднее время жизни такого ядра τ = 98 нc. Ширина уровня постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Энергия отдачи ядра оказывается на несколько порядков больше.

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

Выглядеть спектры испускания и поглощения будут как на рис.14. Совместить эти спектры для получения резонансного поглощения можно за счет эффекта Доплера. Правда, скорость источника должна быть порядка 10 2 м/с. В 1958 Г. Мессбауэр, проводя опыты по резонансному поглощения в результате доплеровского уширения линий, решил уменьшить величину перекрытия за счет охлаждения источника. Естественно было ожидать уменьшения поглощения. Но эффект поглощения неожиданно усилился. Для объяснения эффекта Мессбауэр предположил, в кристалле, благодаря связи атомов между собой, импульс и энергия отдачи при испускании γ-квантов передаются кристаллу в целом (точнее, очень большой группе атомов (порядка 10 8 ). В этом случае из-за большой массы кристалла Tя

В мессбауэровском спектрометре (рис.15) образец-поглотитель (2) просвечивается гамма-квантами, излучаемыми возбуждённым железом-57 ( 57 Fe), иридием-191 ( 191 Ir) или другим мёссбауэровским изотопом. За поглотителем располагается детектор (3), с помощью которого измеряется коэффициент поглощения γ-квантов образцом. Образец должен содержать такие же ядра ( 57 Fe, 191 Ir и т. д.). При движении источника в ту или иную сторону постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизниРис.16 Мессбауэровский спектр поглощения

Метод ядерного гамма-резонанса используется в физическом материаловедении, химии и биологии (например, при анализе свойств Fe-содержащих групп в белках).

В 1961 г. Р. Мессбауэру была присуждена Нобелевская премия :

Р УДОЛЬФ М ЁССБАУЭР for his researches concerning the resonance absorption of gamma radiation and his discovery in this connection of the effect which bears his name.

(за исследования резонансного поглощения гамма-излучения)

постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть фото постоянная распада показывает продолжительность жизни. Смотреть картинку постоянная распада показывает продолжительность жизни. Картинка про постоянная распада показывает продолжительность жизни. Фото постоянная распада показывает продолжительность жизни

(за исследования резонансного поглощения гамма-излучения)

Если Вы хотите проверить, как усвоен материал лекции, попробуйте решить несколько простых задач по теме.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *