Ядро лития захватывая протон распадается на две альфа частицы

1 Январь 0001



ядро лития захватывая протон распадается на две альфа частицы

  • В 1932 г. два английских физика, Д. Кокрофт и Э. Уолтон, в который раз обстреливали пучком ускоренных протонов мишень из изотопа лития-7, надеясь обнаружить после этого что-либо новое и интересное. Это новое не заставило себя долго ждать. Снимки, сделанные в камере Вильсона, показали, что некоторые ядра лития-7, поглотив попавший в них протон, исчезали, выбрасывая две альфа-частицы, т. е. целиком превращались в два ядра атома гелия-4. Это событие можно записать так: 
    |Н + ^Li -> ^Не + |Не. 
    Результат, безусловно, поразительный! Но по-настоящему потрясло ученых совсем другое. Когда попробовали с карандашом в руках подсчитать баланс масс и энергий всех частиц, участвовавших в этой, на первый взгляд, очень простой ядерной реакции, то обнаружили непонятные «прибыли» и «убытки». Масса всех участвовавших в этой реакции частиц равнялась 7,0182 (ядро лития-7) + 1,0081 (протон) = 8,0263 а.е.м., а масса получившихся двух отдельных альфа-частиц в сумме давала всего лишь 4,004×2 = 8,008 а.е.м. Неизвестно, куда исчезала масса вещества, равная 8,0263 — 8,008 = = 0,0183 а.е.м. Одновременно, и тоже неизвестно откуда, появлялась весьма значительная прибавка энергии движения у двух разлетающихся альфа-частиц по сравнению с энергией протона, первоначально разбившего надвое ядро лития-7. 
    Крушение закона сохранения массы и энергии? 
    Что именно так и должно было происходить, теоретически предсказал еще в 1905 г. выдающийся физик нашего века Альберт Эйнштейн— творец теории относительности, одной из самых смелых и дальновидных научных идей современности. 
    А. Эйнштейн вывел свое знаменитое, вызвавшее множество споров и кривотолков, соотношение, связывающее массу (меру инерции) и энергию (физическую меру движения материи)! 
    Е=мс2,т. ё. энергия эквивалентна массе тела, умноженной на квадрат скорости света.Следовательно, любое вещество обладает определенным запасом энергии, строго пропорциональным его массе и, наоборот, каждому материальному телу, обладающему энергией, соответствует строго определенная масса. Чем больше масса тела, тем больше скрыто в нем энергии. Увеличивая энергию какого-либо тела, например нагревая его или разгоняя до близких к световой скоростей, мы тем самым увеличиваем и его массу. Если возбужденный атом вещества излучает квант света (фотон), то вместе с энергией он теряет и определенную массу. 
    При всем изобилии энергии атом отдает ее крайне скупо. Чтобы преодолеть силы, связывающие частицы в ядре и препятствующие его перестройке, нужно сначала затратить какое-то количество энергии. Только тогда распадающееся или перестраивающееся ядро атома выделит связанную с уменьшением его массы энергию. Однако не во всех случаях энергия, выделяющаяся при распаде или перестройке ядра, превышает энергию, затрачиваемую на разрушение или перестройку. Следовательно, для получения энергии выгодно разрушать или перестраивать ядра атомов только тех элементов, у которых «затраты» меньше «прибыли». Обычно это ядра атомов или самых легких, или самых тяжелых элементов.Как известно, ядро атома гелия (альфа-частица) сложено из двух протонов и двух нейтронов. Чтобы разделить такое ядро на составляющие его элементарные частицы, надо преодолеть огромные силы аритяжения, удерживающие их все вместе,В опыте английских ученых с литием-7 это был протон. Следовательно, на данной фазе происходит поглощение энергии. Но как только частицы разбиваемого ядра разойдутся на расстояние больше двух диаметров ядра, действие внутриядерных сил прекращается и вступают в действие исключительно огромные силы отталкивания одинаково заряженных протонов. Разность между массой частиц до реакции слияния их в ядро атома более тяжелого элемента и массой образовавшегося в результате этой реакции ядра называют дефектом массы. 
    Сумма масс нуклонов, принимающих участие в реакции, равна: 2 протона X 1,0072 + 2 нейтрона X 1,0086 = 4,0316 а.е.м. Масса же ядра атома гелия, когда-то ранее сложившегося из таких час­тиц, составляет 4,0028 а.е.м. Разница 0,0288 а.е.м.







Физика

Комментарии закрыты.