Ядерные реакции Задачи

 

Пример 2. При определении периода полураспада T1/2 короткоживущего радиоактивного изотопа использован счетчик импульсов. За время ∆t = 1 мин в начале наблюдения (t=0) было насчитано ∆n1=250 импульсов, а по истечении времени t=1 ч—∆n2=92 импуль­са. Определить постоянную радиоактивного распада λ и период полураспада T1/2 изотопа.

Решение. Число импульсов ∆n, регистрируемых счетчиком за время ∆t, пропорционально числу распавшихся атомов ∆N.

Таким образом, при первом измерении

n1=kN1=kN1(1-eλt), (1)

где N1 количество радиоактивных атомов к моменту начала от­счета; k коэффициент пропорциональности (постоянный для данного прибора и данного расположения прибора относительно радиоактивного изотопа).

При повторном измерении (предполагается, что расположение приборов осталось прежним)

Открытие и капельная модель В начале 1939 г. О.Ган и Ф.Штрассман опубликовали результаты своих тщательных радиохимических исследований образца из урана после длительного облучения нейтронами. В образце были обнаружены химические элементы барий, лантан и церий, атомные массы которых существенно меньше  массы атомов урана. Правильное объяснение этого удивительного результата, почему в облученном нейтронами образце из урана появляются относительно легкие элементы, было сразу же дано Л.Мейтнер и О.Фришем. Они выдвинули гипотезу о неустойчивости тяжелых ядер по отношению к изменению их формы, вследствие чего ядро урана при захвате нейтрона делится на два ядра, которые принято называть осколками деления. Вскоре эти предположения были неоднократно подтверждены, и стало ясно, что осуществляется новый тип ядерной реакции - реакция деления, которая может быть вызвана не только нейтронами, но также γ-квантами и заряженными частицами. Деление ядер в результате ядерной реакции называется вынужденным делением.

n2=kN2=kN2(1-eλt), (2)

где N2 количество радиоактивных атомов к моменту начала вто­рого измерения.

Разделив соотношение (1) на выражение (2) и приняв во внима­ние, что по условию задачи ∆t одинаково в обоих случаях, а также что N1 и N2. связаны между собой соотношением N2 = N1 e-λt, по­лучим

n1/∆n2=eλt  (3)

где t время, прошедшее от первого до второго измерения. Для вы­числения l выражение (3) следует прологарифмировать: In(∆n1/∆n2)=λt, откуда

 λ = (1/t)×ln(∆n1/∆n2).

Подставив числовые данные, получим постоянную радиоактив­ного распада, а затем и период полураcпада:

λ = (1/1)×ln(250/92)ч-1 = 1ч-1;

T1/2 = ln2/λ = 0,693/1 = 0,693ч = 41,5 мин.

Ядра обычно находятся в состоянии с наименьшей энергией, это состояние называется основным. При попадании частиц с большой кинетической энергией в ядро, оно переходит в возбужденное неустойчивое состояние и через некоторое время делится на два более устойчивых ядра. Явление деления тяжелых атомных ядер на два ядра было открыто Ганом и Штрассманом в 1939г. при изучении взаимодействия нейтронов различных энергий и ядер урана. В 1940 г. российские физики К.А.Петржак и Г.И. Флеров обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана. При реакции деления выделяется очень большая энергия, она высвобождается в виде кинетической энергии двух ядер-осколков, а также вылетающих при этом нейтронов, электронов, нейтрино, гамма - квантов. Основная часть энергии деления приходится на энергию ядер-осколков.
Физика, математика лекции учебники курсовые студенту и школьнику