Радиоактивность и ядерные реакции

Радиоактивность. Виды излучения

Пёрышкин «Физика 9», §54, 59

В магнитном поле пучок от радиоактивного образца расщепляется на три: α отклоняется в одну сторону, β в другую, γ не отклоняется вовсе.

Что это за частицы3

α — ядро гелия ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$ : заряд +2, тяжёлое. Отклоняется слабо из-за большой массы, задерживается листом бумаги.

β — электрон: заряд −1, лёгкий. Отклоняется в противоположную сторону и сильнее, задерживается алюминием в несколько миллиметров.

γ — электромагнитное излучение, заряда нет. В магнитном поле не отклоняется, задерживается только толстым слоем свинца.

Проникающая и ионизирующая способности обратны друг другу. α проникает хуже всех, но ионизирует сильнее всех. У γ наоборот.

При α-распаде заряд уменьшается на 2, а массовое число на 4. При β-распаде заряд увеличивается на 1, массовое число не меняется.

{}^{A}_{Z}X \to {}^{A-4}_{Z-2}Y + {}^{4}_{2}\mathrm{He}, \qquad {}^{A}_{Z}X \to {}^{\,A}_{Z+1}Y + {}^{\ 0}_{-1}e

слева α-распад, справа β-распад

Почему при β-распаде заряд растёт3

Электрон вылетает не с оболочки, а рождается в ядре: нейтрон превращается в протон и электрон.

Протонов стало на один больше — значит $Z$ вырос на единицу, а общее число нуклонов не изменилось.

Проверять любую запись надо по двум законам сохранения: сумма верхних индексов слева равна сумме справа, и то же самое для нижних.

За каждый период полураспада остаётся половина исходных ядер. Предсказать, когда распадётся конкретное ядро, невозможно.

N = N_0 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{t/T}

T

— период полураспада,

N_0

— начальное число ядер

Как считают в задачах3

Прошло два периода — осталась четверть. Три периода — восьмая часть. Именно так почти всегда и спрашивают.

Распад не ускорить и не замедлить: ни нагрев, ни давление, ни химические реакции на период полураспада не влияют.

На постоянстве периода основано датирование: по доле оставшегося углерода-14 определяют возраст находки.

⚗

Опыт в Физлабе

Радиоактивный распад

Смотри, как число ядер падает вдвое за каждый период, и почему кривая никогда не доходит до нуля.

Разобранные примеры

Расположите альфа-, бета- и гамма-излучение по возрастанию проникающей способности.разбор

Ответ: альфа, бета, гамма

Как отклоняются в магнитном поле альфа- и бета-частицы?разбор

Ответ: в противоположные стороны