Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Ядерные реакции.

Читайте также:
  1. Аутоаллергические (аутоиммунные) реакции.
  2. Безъядерные зоны.
  3. Двухядерные процессоры
  4. Демилитаризация и нейтрализация. Безъядерные зоны. Движение неприсоединения.
  5. Иммунокомплексный тип аллергической реакции. Механизм развития, стадии, клинические примеры, методы терапии.
  6. Как влияет температура на скорость химической реакции. Запишите и объясните уравнение Вант-Гоффа.
  7. Лекция № 14 Атомное ядро и элементарные частицы. Ядерные силы. Модели ядра. Ядерные реакции. Цепная реакция деления
  8. Лекция №13: Окислительно-восстановительные реакции.
  9. Методы микробиологической диагностики инфекционных болезней. Серологические реакции. Коагглютинация. Радиоиммунный метод (РИМ). Иммуноферментный метод (ИФМ).
  10. Надъядерные пути и центры

 

Когда окончилась идиотская первая мировая война, ученые оставшиеся в живых, стали возвращаться к своим исследованиям, и в 1919 году Эрнест Резерфорд впервые на Земле осуществил искусственное превращение элементов.

Спонтанное превращение элементов люди уже имели возможность наблюдать в процессах радиоактивного распада, но лишь наблюдать. (Напоминаю, что распад элементов – это не отщепление от куска вещества маленького кусочка – в этом случае элемент не изменится, его просто станет меньшее количество. Распад – это превращение одного элемента в другой за счет того, что в ядре изменяется количество протонов).

Никакие влияния, ничто не могло нарушить или хоть немного изменить радиоактивные процессы. Словно невидимая и непреодолимая стена отгораживала людей от событий внутри атома, и поэтому так удивительно было суметь, наконец, своими руками влезть в эту атомную кухню.

Продолжая довоенные исследования своего ассистента Марсдена, Резерфорд заметил, что при прохождении α-частиц через обыкновенный воздух возникают какие-то новые частицы, пробеги которых значительно больше пробегов исходных α-частиц. Довольно скоро Резерфорд выяснил, что вторичные частицы – это протоны, и возникают они при столкновении α-частиц с атомами азота. Но что именно происходило? Может быть, сталкиваясь с ядром азота, α-частица выбивает из него протон, в результате чего азот превращается в углерод:

 

α + 147N → α + 136C + p

 

Такая реакция вполне возможна, поскольку в природе существует два стабильных изотопа углерода: 126C и 136C. Содержание этих изотопов в природном углероде равно соответственно 98,93% и 1,07%.

Но реакция могла бы быть и иной: α-частица могла захватываться ядром азота в результате сильного взаимодействия и превращать его в ядро кислорода:

 

α + 147N → 178O + p(напоминаю, что α-частица – это ядро 42He)

 

После тщательных наблюдений (в камере Уилсона), было доказано, что происходит именно вторая реакция.

В последующие годы Резерфорд совместно с Чэдвиком установил, что при обстреле α-частицами по крайней мере еще десяток элементов – вплоть до калия, вступают в ядерные реакции. Но на этом возможности α-частиц были исчерпаны: заряд калия равен 19, заряд α-частицы 2, и ее энергии уже не хватало, чтобы преодолеть сильное электрическое отталкивание от сильно заряженных ядер тяжелых атомов. Если бы удалось обстреливать атомы одиночными протонами, то сила отталкивания тут же уменьшилась бы вдвое и эксперименты продолжились бы. Но где взять протоны с высокими энергиями? Радиоактивных элементов, испускающих не α-частицы, а протоны, в природе не существует.



Тогда-то и возникла идея ускорителя протонов. В 1931 году первые ускорители были созданы: электростатический генератор Ван де Графа, циклотрон Лоуренса и каскадный генератор Уолтона.

Уже в 1932 году Кокрофт и Уолтон осуществили в лаборатории Резерфорда первую ядерную реакцию, вызванную ускоренными протонами. Обстреливая мишень из лития протонами, ускоренными до энергии примерно 0,2 МэВ, они обнаружили, что примерно один протон из миллиарда расщеплял ядро лития на две α-частицы, которые с огромной энергией примерно по 8,5 МэВ каждая разлетались к чертовой матери:

 

p + 73Li → 42He + 42He

 

Эта ядерная реакция стала такой же знаменитой, как и первая реакция Резерфорда по превращению азота в кислород.

Сравнивая энергии в начале (0,2 МэВ) и конце реакции (17 МэВ), можно было бы усомниться в соблюдении закона сохранения энергии, но вспомним про дефект массы – он наверняка должен тут быть. И действительно – он есть:

 

До реакции: mp (1,007276 а.е.м.) + mLi (7,014359 а.е.м.) = 8,021635 а.е.м.

После реакции: mHe (4,001506 а.е.м.) + mHe (4,001506 а.е.м.) = 8,003012 а.е.м

Итоговая ∆m = 0,018623 а.е.м.

Выделившаяся энергия равна: ∆m×931,5 МэВ = 17,3 МэВ.

 



 


Дата добавления: 2014-10-31; просмотров: 27; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Прочность ядер. | Термоядерный синтез.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2017 год. (0.008 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты