|
Строение атомного ядра.
Атом является сложной системой, в состав которой входят определенные
частицы. Английский физик Э. Резерфорд предложил ядерную (планетарную)
модель строения атома
ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНЫХ
ЯДЕР И ДЕФЕКТ МАСС Ядра атомов представляют собой сильно
связанные системы из большого числа нуклонов.
Ядерная реакция —
процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии
с элементарными частицами, гамма квантами и друг с другом, часто
приводящий к выделению колоссальной энергии. Спонтанные (происходящие
без воздействия налетающих частиц) процессы в ядрах — например ,
радиоактивный распад — обычно не относят к ядерным реакциям
Закон радиоактивного
распада. В любом образце радиоактивного вещества содержится
огромное число радиоактивных атомов. Так как радиоактивный распад
имеет случайный характер и не зависит от внешних условий, то закон
убывания количества N (t) нераспавшихся к данному моменту времени
t ядер может служить важной статистической характеристикой процесса
радиоактивного распада
Цепная ядерная реакция.
Деление ядер урана было открыто в 1938 г. немецкими учеными О. Ганом
и Ф. Штрассманом. Им удалось установить, что при бомбардировке ядер
урана нейтронами образуются элементы средней части периодической
системы: барий, криптон и др. Правильное толкование этому факту
дали австрийский физик Л. Мейтнер и английский физик О. Фриш. Они
объяснили появление этих элементов распадом ядер урана, захватившего
нейтрон, на две примерно равные части. Это явление получило название
деления ядер, а образующиеся ядра — осколков деления.
Ядерный реактор. Термоядерный
синтез
Реакторы на быстрых
нейтронах: Построены реакторы, работающие без замедлителя на
быстрых нейтронах. Вероятность деления, вызванного быстрыми нейтронами
мала такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию
можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее
15% изотопа .
Элементарная частица
— мельчайшие частицы материи, подчиненные условию, что они не являются
атомными ядрами и атомами (исключение составляет протон); по этой
причине их называют субъядерными.
Позитрон. Аннигиляция.Взаимные
превращения элементарных частиц Открытие позитрона, частицы
по своим характеристикам похожей на электрон, но имеющей в отличие
от электрона положительный единичный заряд, было исключительно важным
событием в физике. Еще в 1928 году П. Дирак предложил уравнение
для описания релятивистской квантовой механики электрона.
Радиоактивность - отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь
в том, как люди пытались ее использовать. И радиоактивность, и сопутствующие
ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения
на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли.
Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого,
как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около
20 миллиардов лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет
космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав
Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так
как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные
вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального
явления не прошло еще и ста лет.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель положил несколько
фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то
минерала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему
удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он
приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри,
молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход
слово "радиоактивность". В 1898 году она и ее муж Пьер
Кюри обнаружили, что уран после излучения таинственным образом превращается
в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали
полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один - радием, поскольку
по-латыни это слово означает "испускающий лучи". И открытие
Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более
ранним, очень важным событием в научном мире - открытием в 1895
году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего
их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена.
Беккерель один из первых столкнулся с самым неприятным свойством
радиоактивного излучения: речь идет о его воздействии на ткани живого
организма. Беккерель положил пробирку с радием в карман и получил
в результате ожог кожи. Мария Кюри умерла, по всей видимости, от
одного из злокачественных заболеваний крови, поскольку слишком часто
подвергалась воздействию радиоактивного излучения. По крайней мере
336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время,
умерли в результате облучения.
Несмотря на это, небольшая группа талантливых и большей частью молодых
ученых направила свои усилия на разгадку одной из самых волнующих
загадок всех времен, стремясь проникнуть в самые сокровенные тайны
материи. К сожалению, результатам их поисков суждено было, воплотиться
в атомную бомбу в 1945 году.
Взрывы этих бомб в конце второй мировой войны привели к колоссальным
человеческим жертвам. Но практическим воплощением их поисков явилось
также создание в 1956 году первой промышленной атомной электростанции
в Колдер Холле (Великобритания) [Первая в мире атомная электростанция
была пущена в Советском Союзе в июне 1954 года. - Прим. ред.]. Следует
добавить, что буквально с момента открытия рентгеновских лучей они
стали применяться в медицине, и сфера их использования все расширяется.
|
