Основные правила составления уравнений ядерных реакций

Выразить массу элементарной частицы всеми возможными способам, и если известна ее масса в килограммах

Пример: элементарная частица весит 4.5*10^-29 кг. К какому виду частиц она относится? Выразить массу этой частицы всеми возможными способами.

Решение:

Т.к. — масса частицы больше, чем месса электрона, но меньше, чем масса протона, она является мезоном.

Масса любой элементарной частицы может быть выражена в единицах массы электрона m_e, в энергетических единицах — МэВ, в атомных единицах массы — а е.м. (МБ).

Выразим массу данной в условии частицы всеми возможными способами:

1. В единицах массы электрона me:

М = 4,5*10-29/9,1*10-31 = 49,45 me.

2. В энергетических единицах — МэВ:

Е = m*c2 = 4,5*10-29*(3*108)2 = 4,5*9*10-13 = 4,05*10-12 (Дж),

Е = 4,05*10-12 /1,6*10-13 = 28,125 МэВ.

3. В атомных единицах массы — а.е.м. (МБ):

М = 4,5*10^-29/1,67*10^-27 = 2,695*10^-2 а.е.м.

1. Элементарные частицы и ядра элементов записываются в виде

, где Х - символ элемента или частицы, А — массовое число ядра, или масса покоя частицы в а.е.м., Z — зарядовое число ядра, или заряд частицы в единицах элементарного заряда. Зарядовое число ядра определяется по порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Массовое число ядра либо указывается в условии задачи, либо определяется как атомная масса элемента из таблицы Менделеева, округленная до целого значения.

2. Сумма зарядов и сумма массовых чисел в левой и правой частях уравнения должны быть одинаковы.

3. Запрещено использовать вычитание частиц или ядер в обеих частях уравнения.

4. В результате любой ядерной реакции должно сохраняться лептоновое число, которое для электрона и нейтрино равно +1, для позитрона и антинейтрино равно — 1, а для всех остальных частиц и ядер равно О.

Пример: какое уравнение описывает распад, приводящий к образованию ядра изобарного ядра цезия 137?

Решение: изобарные ядра. могут образовываться в результате ^— или ⁺ — распадов:

Простейшим примером ^– распада является распад свободного нейтрона по схеме

.

Простейшим призером ⁺ распада является распад протона внутри ядра по схеме

.

У естественных радиоизотопов наблюдается только ^— распад, так как цезий-137 – искусственный изотоп, то для него возможны и ^— и ⁺ распад. При ^— — распаде заряд ядра увеличивается на 1, массовое число не изменяется, а при ⁺ распаде заряд ядра уменьшается на 1, массовое число также не изменяется. Определяем по таблице Менделеева, какой из возможных продуктов имеет массовое число, более близкое к табличному, это барий - 137. Следовательно, цезий - 137 является ^— — активным и распадается согласно уравнению

,

где - ядро бария в возбужденном состоянии. Возбуждение снимается испусканием гамма-кванта, поэтому цезий-137 является источником бета и гамма-излучения одновременно. Период полураспада, т.е. время, в течение которого количество имеющихся радиоактивных ядер уменьшается в два раза, для цезия -137 — 30,174 года.

Пример 2. Написать уравнение ядерной реакции (n,g) для ядра серы -32. Оценить устойчивость ядра отдачи и написать уравнение возможного распада этого ядра.

Решение:

.

Так как образовавшееся ядро отдачи серы-33 имеет массовое число больше, чем указанное в таблице Менделеева, то в нем наблюдается избыток нейтронов. Избыточный нейтрон будет стремиться превратиться в протон, следовательно, ядро отдачи будет неустойчивым, радиоактивным и распадается по ^—— механизму

.

Дата добавления: 2014-11-29