Цацраг идэвхт элементүүдийн задралын нөхцөл. Бета задралын ерөнхий шинж чанарууд

Цацраг идэвхт задрал гэдэг нь изотопын цөмөөс элементар тоосонцор алдагдаж, изотоп улам ихсэх үйл явц юм. тогтвортой элемент. Эдгээр субатом бодисууд атомыг асар хурдтайгаар орхидог. Изотоп задрах тусам цацраг идэвхт бодис ялгаруулдаг гамма цацраг, түүнчлэн альфа ба бета тоосонцор. Тайлбар энэ үйл явцихэнх цөм тогтворгүй байдаг. Изотопууд нь ижил тооны протонтой, гэхдээ ижил химийн элементийн сортууд юм өөр өөр хэмжээнейтрон.

Цацраг идэвхт альфа ба бета задралын төрлүүд. Тэдний талаар доороос уншина уу. Альфа задралын үед гелий ялгардаг бөгөөд үүнийг бета задралын үед альфа бөөм гэж нэрлэдэг бөгөөд атомын цөм нь электроноо алдаж, урагшаа урагшилдаг үечилсэн хүснэгтнэг байрлал, гамма цацраг нь фотон буюу гамма цацрагийн нэгэн зэрэг ялгарах цөмийн задрал юм. IN сүүлчийн тохиолдолүйл явц нь эрчим хүчний алдагдал, гэхдээ химийн элементийн өөрчлөлтгүйгээр явагддаг.

Цацраг идэвхт задралын урвал нь тодорхой хугацааны туршид элементүүдийн цөмөөс цөмд хэвээр байгаа нуклонуудын тоотой пропорциональ тооны нуклонууд ялгардаг байдлаар явагддаг. Өөрөөр хэлбэл, атомд хэдий чинээ их үлдэнэ, төдий чинээ их нь түүнээс гарч ирнэ. Атомын задралын хурдыг цацраг идэвхт бодисын тогтмол хэмжигдэхүүнээр тодорхойлдог бөгөөд үүнийг цацраг идэвхт задралын тогтмол гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ нь физикийн хувьд ихэвчлэн хэмжигддэг зүйл биш юм. Үүний оронд хагас задралын хугацаа гэх мэт утгыг ашигладаг - цөм нь нуклонуудынхаа талыг алдах хугацаа юм. Энэ нь бодисын төрлөөс шалтгаалж, үргэлжлэх боломжтой ач холбогдолгүй хувьцаасекундээс хэдэн тэрбум жил хүртэл. Өөрөөр хэлбэл, зарим атомын цөмүүд үүрд оршиж байхад зарим нь задрахаасаа өмнө маш богино хугацаанд оршин тогтнож чаддаг.

Ялзалтын явцад анхных нь байсан изотопыг эх изотоп гэж нэрлэдэг ба үр дүнг охин изотоп гэж нэрлэдэг.

Ихэнх тохиолдолд цацраг идэвхт элементүүд нь атомын задралын гинжин урвалын үр дүнд үүсдэг. Жишээлбэл: "эх" (анхдагч) цөм нь хэд хэдэн "охин" болж хуваагддаг бөгөөд энэ нь эргээд хуваагддаг. Тогтвортой изотопууд үүсэх хүртэл энэ хэлхээ тасалддаггүй. Жишээ нь: ураны хагас задралын хугацаа дөрвөн тэрбум гаруй жил байна. Энэ хугацаанд энэ элемент эхлээд торийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эргээд палладий болж, энэ бүхэл бүтэн урт гинжин хэлхээний төгсгөлд хар тугалга байх болно. Өөрөөр хэлбэл, түүний тогтвортой изотоп.

Цацраг идэвхт задрал нь өөрийн гэсэн хэд хэдэн шинж чанартай байдаг. Түүний тухай дуугүй байж болохгүй" гаж нөлөө" Жишээлбэл, хэрэв бид ямар нэгэн цацраг идэвхт изотопоос дээж авбал түүний задралын үр дүнд бид дараах цувралыг олж авна. янз бүрийн жинцөм. Олон тооны хуваагдлын гинжийг жишээ болгон дурдаж болно. Цацраг идэвхжил нь томоор нь, байгалийн үзэгдэл. Эцсийн эцэст, бодисуудын цөмийн задрал нь хүн эдгээр механизмыг нээхээс өмнө үүссэн. Гэсэн хэдий ч энэхүү задралын идэвхжил нь бүх гарагийн цацраг идэвхт дэвсгэрийг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Ялангуяа ийм байгалийн үйл явцыг зохиомлоор хурдасгасантай холбоотой.

Хүн төрөлхтөнд цацраг идэвхт задрал нь шинэ боломж, аюулыг бий болгодог. Энэ нь ялангуяа радон-222 үүсэхэд хүргэдэг үйл явцыг санах нь зүйтэй. Энэ хий их хэмжээгээргариг ​​дээр олдсон. Энэ нь өөрөө ямар ч аюул учруулахгүй, зөвхөн атомын цөмүүд нь бусад элементүүдэд задарч эхлэх хүртэл. Түүний задралын бүтээгдэхүүн, ялангуяа агааржуулалтгүй газар хүний ​​эрүүл мэндэд хортой.

Цацраг идэвхт задрал нь ашигтай байж болно. Гэхдээ зөвхөн түүний бүтээгдэхүүнийг зөв хэрэглэвэл. Жишээлбэл, цацраг идэвхт фосфорыг биед тарьснаар өвчтөний ясны нөхцөл байдлын талаар мэдээлэл авахад тусалдаг. Үүнээс ялгарах цацрагийг гэрэл мэдрэмтгий төхөөрөмжөөр бүртгэдэг бөгөөд энэ нь бүртгэгдсэн хугарлын талбайн үнэн зөв зургийг авах боломжийг олгодог. Түүний цацраг идэвхт байдлын зэрэг нь маш бага бөгөөд хүмүүст ямар ч хор хөнөөл учруулахгүй.

Диаграммыг 7-р зурагт үзүүлсэн хлор-17 изотопын задралын жишээн дээр хоёр дахь тохиолдлыг авч үзье.

Хлор-17-ийн бодит b задрал гурван янзаар (цэнхэр зураас) тохиолдож болох нь диаграмаас тодорхой харагдаж байна.

Эхний тохиолдолд Аргон-18 охин нуклидын атом үндсэн төлөвт үүсдэг. Энэ нь ганц задралын үйлдлийг гүйцээнэ.

Хоёр дахь тохиолдолд охин нуклидын атом нь өдөөгдсөн төлөвт үүсдэг (өдөөх энерги нь 2.170 МэВ). Атом нь өдөөгдсөн төлөвт байна хязгаарлагдмал хугацаа, үүний дараа g-квант ялгаруулж үндсэн төлөвт шилжинэ. Энэ квантийн энерги нь өдөөх энергитэй яг тэнцүү байна.

Гурав дахь тохиолдолд охин нуклидын атом нь мөн өдөөгдсөн төлөвт үүсдэг (өдөөх энерги нь 3.77 МэВ). Гэсэн хэдий ч, хоёр дахь тохиолдлоос ялгаатай нь энд охин нуклидын атом хоёр аргаар үндсэн төлөвт шилжиж болно.

Нэгдүгээрт, атом 3.77 МэВ энергитэй гамма квант ялгаруулснаар шууд үндсэн төлөвт орж болно.

Ийм шилжилтийн магадлал бага бөгөөд атомын ердөө 0.06% нь энэ замаар "явдаг". Хоёрдугаарт, (үүндзам явж байна

атомын дийлэнх нь - 99.94%) атом эхлээд 1.60 МэВ энергитэй g-квант ялгаруулж, бага өдөөх энергитэй төлөвт орж, хэсэг хугацааны дараа үндсэн төлөвт шилжиж, ялгаруулдаг. 2.17 МэВ энергитэй g-квант. Ийм дараалсан g-квант ялгаралтыг g-какад гэж нэрлэдэг. Г-квантуудын энергийн спектр нь илт байнаэнэ тохиолдолд болнозахирч байсан

. Спектр нь 1.60 МэВ, 2.17 МэВ, 3.77 МэВ энергитэй гурван шугамтай байна. Хэрэв охин нуклидын атомууд зөвхөн үндсэн төлөвт үүссэн бол энэ тохиолдолд эх нуклид нь үүснэ.цэвэрхэн

a - эсвэл b - ялгаруулагч, гэхдээ g - цацраг байхгүй болно.

Үүний нэг жишээ бол Полоний-210 (цэвэр а ялгаруулагч) задрал бөгөөд диаграммыг 8-р зурагт үзүүлэв. Гамма квант ялгарах үед квантуудын энерги нь 5 КеВ-ээс 7 МэВ хүртэл байж болох ба доод хязгаар нь шинж чанарын бүсэд байна..

рентген туяа Учир нь g-квантад аль нь ч байхгүйцахилгаан цэнэг

, үлдсэн масс ч биш, g-квантын ялгаралт нь А нуклонуудын тоо болон Z цөмийн цэнэгийг өөрчлөхөд хүргэдэггүй. D E энергитэй квант,тэнцүү зөрүү

Анхны (өдөөгдөх) E 2 ба E 1 төгсгөл дэх охин нуклидын цөмийн энерги (үндсэн эсвэл бага өдөөх энергитэй өдөөгдөх):

D E = E 2 - E 1 = E g

Атомыг орхих нь үргэлж боломжгүй байдаг. Энэ нь ихэвчлэн атомын бүрхүүлийн электронуудын аль нэгтэй харилцан үйлчилдэг. Хэрэв D E энерги нь E St электроныг холбох энергиээс их байвал электрон атомыг орхих боломжтой болно. Ийм электронуудыг нэрлэдэгхувиргах электронууд . Ийм электронуудын энерги нь g-квантуудын энергитэй ижил байх нь ойлгомжтой:

салангид

Энд E нь охин нуклидын буцах энерги (9-р зургийг үз).

Ихэнх тохиолдолд хувиргах электронууд нь цөмд хамгийн ойр байрлах К-бүрхүүлгийн электронууд юм. Хэрэв цөмөөс өгсөн энерги нь K-бүрхүүл электронуудын хувьд Est-ээс бага байвал хувиргах электронууд нь холболтын энерги бага байдаг гаднах бүрхүүлээс (L, M) хуваагддаг.

Хувиргах электроныг зайлуулсны дараа гаднах бүрхүүлээс электронуудаар дүүрсэн хоосон орон зай үүсдэг. Энэ тохиолдолд харгалзах рентген туяа үүсдэг бөгөөд үүнийг шинж чанар гэж нэрлэдэг K a, K b, La, ...

Рентген цацрагийн шинж чанарыг эргээд хувиргаж болно. Энэ тохиолдолд ялгарах электронуудыг нээсэн эрдэмтний нэрээр Auger электрон гэж нэрлэдэг.

Зураг 10-д хэлсэн бүх зүйлийг тайлбарласан диаграммыг үзүүлэв.

Ихэнх атомын цөмүүд тогтворгүй байдаг. Эрт орой хэзээ нэгэн цагт тэд аяндаа (эсвэл физикчдийн хэлснээр аяндаа) жижиг цөм болон энгийн бөөмс болж задрах ба тэдгээрийг түгээмэл гэж нэрлэдэг задралын бүтээгдэхүүнэсвэл хүүхдийн элементүүд.Муудсан тоосонцорыг ихэвчлэн нэрлэдэг эхлэх материалэсвэл эцэг эх.Бидний мэддэг бүх химийн бодисууд (төмөр, хүчилтөрөгч, кальци гэх мэт) дор хаяж нэг бодис агуулдаг. тогтвортой изотоп. (ИзотопуудЦөм дэх ижил тооны протонтой химийн элементийн сортуудыг нэрлэдэг - энэ тооны протон нь элементийн атомын дугаартай тохирч байна - гэхдээ өөр өөр тоонейтронууд.) Эдгээр бодисууд бидэнд сайн мэдэгдэж байгаа нь тэдний тогтвортой байдлыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь хангалттай урт насалдаг гэсэн үг юм. мэдэгдэхүйц тоо хэмжээ-д хуримтлагдана байгалийн нөхцөл, бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваагдалгүйгээр. Гэхдээ тус бүр нь байгалийн элементүүдМөн тогтворгүй изотопууд байдаг - тэдгээрийн цөмийг цөмийн урвалын явцад олж авах боломжтой боловч хурдан задардаг тул удаан амьдардаггүй.

Цөмийн задрал цацраг идэвхт элементүүдэсвэл изотопууд нь үндсэн гурван аргаар явагдах боломжтой ба харгалзах урвалууд цөмийн задралэхний гурван үсгээр нэрлэсэн Грек цагаан толгой. At альфа задралХоёр протон, хоёр нейтроноос бүрдсэн гелийн атом ялгардаг - үүнийг ихэвчлэн альфа бөөмс гэж нэрлэдэг. Альфа задрал нь атом дахь эерэг цэнэгтэй протоны тоог хоёроор бууруулдаг тул альфа бөөмийг ялгаруулсан цөм нь үелэх системд түүнээс хоёр байрлалаар доогуур элементийн цөм болж хувирдаг. At бета задралцөм нь электрон ялгаруулж, элемент нэг байрлалд шилждэг урагшааүечилсэн хүснэгтийн дагуу (энэ тохиолдолд үндсэндээ нейтрон нь яг энэ электроны цацрагаар протон болж хувирдаг). Эцэст нь, гамма задрал -Энэ гамма цацраг гэж нэрлэгддэг өндөр энергитэй фотонуудын ялгаралт бүхий цөмийн задрал. Энэ тохиолдолд цөм нь энерги алддаг боловч химийн элемент өөрчлөгддөггүй.

Гэсэн хэдий ч химийн элементийн нэг буюу өөр изотопын тогтворгүй байдал нь энэ изотопын тодорхой тооны цөмийг нэгтгэснээр та тэдгээрийн агшин зуурын задралын зургийг авах болно гэсэн үг биш юм. Бодит байдал дээр цацраг идэвхт элементийн цөм задрах нь попкорн хийхдээ эрдэнэ шишийг хуурах үйл явцыг зарим талаар санагдуулдаг: үр тариа (нуклонууд) нь "cob" (цөм) -ээс нэг нэгээрээ, огт тааварлашгүй дарааллаар унаж, Тэд бүгд унах хүртэл. Цацраг идэвхт задралын урвалыг тодорхойлсон хууль нь үнэндээ зөвхөн энэ баримтыг л заасан байдаг: тодорхой хугацааны туршид цацраг идэвхт цөм нь түүний найрлагад үлдсэн нуклонуудын тоотой пропорциональ олон тооны нуклонуудыг ялгаруулдаг. Өөрөөр хэлбэл, "дутуу болгосон" кобын цөмд хэдий чинээ их үр тариа-нуклон үлдэнэ, төдий чинээ тогтмол "хайруулах" хугацааны интервалаар ялгарах болно. Энэ зүйрлэлийг хэл рүү орчуулахдаа математикийн томьёоБид цацраг идэвхт задралыг тодорхойлсон тэгшитгэлийг олж авна.

г Н = λНг т

хаана d Н--тэй цөмөөс ялгарах нуклонуудын тоо нийт тоонуклонууд Нцаг хугацаанд нь d т, А λ - туршилтаар тодорхойлсон цацраг идэвхит тогтмолтуршилтын бодис. Дээрх эмпирик томъёошугаман байдлыг илэрхийлнэ дифференциал тэгшитгэл, хэний шийдэл вэ дараагийн функц, цаг хугацааны агшинд цөмд үлдсэн нуклонуудын тоог дүрсэлсэн т:

Н = Н 0 e - λt

Хаана Н 0 нь цөм дэх нуклонуудын тоо юм эхлэх мөчажиглалт.

Цацраг идэвхт байдлын тогтмол нь цөм хэр хурдан задрахыг тодорхойлдог. Гэсэн хэдий ч туршилтын физикчид үүнийг ихэвчлэн хэмждэггүй, харин хэмждэг хагас задралын хугацаацөм (өөрөөр хэлбэл судалж буй цөм нь түүнд агуулагдах нуклонуудын талыг ялгаруулдаг үе). Янз бүрийн цацраг идэвхт бодисын өөр өөр изотопуудын хувьд хагас задралын хугацаа (онолын таамаглалд бүрэн нийцүүлэн) секундын тэрбумаас хэдэн тэрбум жил хүртэл хэлбэлздэг. Өөрөөр хэлбэл, зарим цөмүүд бараг үүрд амьдардаг бөгөөд зарим нь шууд утгаараа мууддаг (энд хагас задралын хугацааны дараа нийт массын тал хувь нь үлддэг гэдгийг санах нь чухал юм. эхлэл материал, хоёр хагас задралын дараа - түүний массын дөрөвний нэг, гурван хагас задралын дараа - наймны нэг гэх мэт).

Цацраг идэвхит элементүүд үүсэх тухайд тэд янз бүрийн аргаар төрдөг. Ялангуяа дэлхийн ионосфер (агаар мандлын дээд ховор давхарга) байнга бөмбөгддөг. сансрын туяабүхий тоосонцороос бүрдэх өндөр энерги (см.анхан шатны бөөмс). Тэдний нөлөөн дор урт насалдаг атомууд тогтворгүй изотопуудад хуваагддаг: ялангуяа тогтвортой азот-14 хүртэл. дэлхийн агаар мандалцөм дэх 6 протон, 8 нейтронтой нүүрстөрөгч-14 тогтворгүй изотоп байнга үүсдэг ( см.Радиометрийн болзоо).

Гэхдээ дээрх тохиолдол нэлээд чамин юм. Цацраг идэвхт элементүүд ихэвчлэн үүсдэг урвалын гинжцөмийн задрал . Энэ нь анхны (“эх”) цөм нь хоёр “охин” (мөн цацраг идэвхт) болж задарч, улмаар дөрвөн “ач” цөм болон задарч буй хэд хэдэн үйл явдлын нэр юм. Үйл явц үргэлжлэх хүртэл үргэлжилнэ. тогтвортой изотопыг олж авах хүртэл. Жишээ болгон хагас задралын хугацаа нь 4.5 тэрбум жил орчим уран-238 (92 протон + 146 нейтрон) изотопыг авч үзье. Дашрамд дурдахад, энэ хугацаа нь манай гаригийн настай ойролцоо бөгөөд энэ нь дэлхий үүсэх анхдагч бодисоос уран-238-ын бараг тал хувь нь нийт элементүүдээс олддог гэсэн үг юм. дэлхийн байгаль. Уран-238 нь торий-234 (90 протон + 144 нейтрон) болж хувирдаг бөгөөд хагас задралын хугацаа 24 хоног байна. Торий-234 нь хагас задралын хугацаа нь 6 цаг, палладий-234 (91 протон + 143 нейтрон) болж хувирдаг - гэх мэт арав гаруй задралын дараа хар тугалга-206-ийн тогтвортой изотопыг олж авдаг.

ТУХАЙ цацраг идэвхт задралМаш их зүйлийг хэлж болно, гэхдээ цөөн хэдэн зүйлийг онцгой анхаарах хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, бид аль нэг цацраг идэвхт изотопын цэвэр дээжийг анхны материал болгон авсан ч өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задарч, удалгүй бид өөр өөр цөмийн масстай янз бүрийн цацраг идэвхт бодисын бүхэл бүтэн "баглаа" авах нь гарцаагүй. Хоёрдугаарт, урвалын байгалийн гинжин хэлхээ атомын задралЦацраг идэвхит бол байгалийн үзэгдэл, энэ нь хүн төрөлхтөн эрт дээр үеэс бий болсон, бидний сэтгэлийг гэм нүгэл үүрч, зөвхөн буруутгах шаардлагагүй гэсэн утгаараа биднийг тайвшруулаарай. хүний ​​соёл иргэншилДэлхий дээр байгаа зүйлд дэвсгэр цацраг. Уран-238 нь дэлхий дээр үүссэн цагаасаа л байсан, ялзарч, ялзарч, ялзарч, ялзарч байна. атомын цахилгаан станцуудэнэ үйл явцыг хурдасгах, үнэн хэрэгтээ хувь нь хувь; тиймээс онцгой зүйл байхгүй хортой нөлөөбайгалиас заяасан зүйлээс гадна тэд танд болон надад нөлөөлөхгүй.

Эцэст нь цацраг идэвхт атомын задрал зайлшгүй байх нь хүн төрөлхтний өмнө болзошгүй асуудлууд болон боломжуудыг хоёуланг нь бий болгож байна. Ялангуяа уран-238 цөмийн задралын урвалын гинжин хэлхээнд радон-222 үүсдэг - өнгө, үнэр, амтгүй, ямар ч хэлбэрт ордоггүй үнэт хий. химийн урвалУчир нь энэ нь химийн холбоо үүсгэх чадваргүй юм. Энэ идэвхгүй хий, бөгөөд энэ нь манай гаригийн гүнээс шууд утгаараа урсдаг. Ихэнхдээ энэ нь бидэнд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй - энэ нь зүгээр л агаарт уусдаг бөгөөд бүр хөнгөн элементүүд болж задрах хүртэл бага зэрэг концентрацитай байдаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв энэ хор хөнөөлгүй радон агааржуулалтгүй өрөөнд удаан хугацаагаар байвал түүний задралын бүтээгдэхүүн цаг хугацаа өнгөрөхөд тэнд хуримтлагдаж эхэлдэг бөгөөд тэдгээр нь хүний ​​эрүүл мэндэд хортой (хэрэв амьсгалсан бол). Ингэж л бид “радоны асуудал” гэж нэрлэгддэг.

Нөгөө талаас, цацраг идэвхт шинж чанарХимийн элементүүд нь хүмүүст ухаалгаар хандах юм бол тэдэнд ихээхэн ашиг тус авчирдаг. Ясны хугарлын рентген зургийг гаргахын тулд цацраг идэвхт фосфор, ялангуяа, одоо тарьдаг. Түүний цацраг идэвхт байдлын түвшин хамгийн бага бөгөөд өвчтөний эрүүл мэндэд хор хөнөөл учруулахгүй. Оруулж байна ясны эдБие нь энгийн фосфорын хамт гэрэлд мэдрэмтгий төхөөрөмж дээр бичиж, дотор талаас нь яс хугарсан зургийг авах хангалттай туяа ялгаруулдаг. Үүний дагуу мэс засалчид нарийн төвөгтэй хугарлыг сохроор, санамсаргүй байдлаар биш, харин хугарлын бүтцийг урьдчилан судалж, ийм зургийг ашиглан мэс засал хийх боломжтой байдаг. Ерөнхийдөө програмууд рентген зурагшинжлэх ухаан, технологи, анагаах ухаанд тоо томшгүй олон тоо байдаг. Мөн тэд бүгд ижил зарчим дээр ажилладаг: химийн шинж чанаратом (үндсэндээ гадаад шинж чанарууд электрон бүрхүүл) тодорхой нэг бодисыг хуваарилах боломжтой болгоно химийн бүлэг; Дараа нь энэ бодисын химийн шинж чанарыг ашиглан атомыг "зөв газарт" хүргэдэг бөгөөд үүний дараа энэ элементийн цөмийн шинж чанарыг ашиглан хатуу чанд мөрддөг. хуулиар тогтоосонфизикчид "графикаар", задралын бүтээгдэхүүнийг бүртгэдэг.

Бүх атомын цөмийг хоёр бүлэгт хувааж болно - тогтвортой ба цацраг идэвхт (тогтворгүй) цөм. Тогтвортой изотопууд болон хагас задралын хугацаа нь дэлхийн амьдралын хугацаатай дүйцэхүйц изотопуудын тоо ~ 350. Ихэнх цөм нь тогтворгүй изотопууд юм. Байгальд цацраг идэвхт бодис илрүүлэхийн тулд хагас задралын хугацаа тийм ч их байх ёсгүй нас багаДэлхий эсвэл энэ нь өөр цацраг идэвхт бодисын задрал эсвэл цөмийн урвалын үр дүнд үүссэн байх ёстой. α-, β-, γ-цацраг идэвхит байдал, атомын цөмийн задралын зэрэгцээ цацраг идэвхт задралын шинэ төрлүүд илэрсэн.
Илүү их ховор төрөлцацраг идэвхт задралд орно

• давхар β задрал,
• протон ба хоёр протоны цацраг идэвхт байдал,
• нейтроны цацраг идэвхт байдал,
• кластерийн цацраг идэвхт байдал.

Бүх төрлийн цацраг идэвхт бодисын хувьд (гамма цацраг идэвхтээс бусад) цөмийн найрлага өөрчлөгддөг - протоны тоо. З, массын тоо А эсвэл хоёулаа.
Цацраг идэвхт задралын шинж чанар нь задралыг үүсгэдэг харилцан үйлчлэлээс ихээхэн хамаардаг. α задрал нь хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг. β задрал нь сул харилцан үйлчлэлээс, гамма задрал нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг.
Байдаг янз бүрийн шалтгаанууд, үүнээс болж тогтворгүй цөмүүдийн амьдрах хугацаа хэд хэдэн дарааллаар өөрчлөгдөж болно.
a) Хүнд эерэг цэнэгтэй бөөмсийн ялгаралтыг боломжит (кулон) саадаар хүчтэй дардаг.
б) Цацраг идэвхит бөөмүүдийн урт наслалтын шалтгаан нь харилцан үйлчлэлийн бага эрчимтэй байж болох бөгөөд үүний улмаас задрал үүсдэг.
в) Цацраг идэвхит цөмийн амьдрах хугацаа нь задралын үед ялгарах энергиээс ихээхэн хамаардаг. Хэрэв энэ энерги бага байвал амьдралын хугацаа огцом нэмэгддэг. Сул харилцан үйлчлэл нь задралын энерги Q: τ ~ 1/Q 5-аас онцгой хамааралтайгаар тодорхойлогддог.
d) Цацраг идэвхт цөмийн амьдралын хугацаа нь мөн анхны болон эцсийн цөмийн эргэлтүүдийн ялгаанаас ихээхэн хамаардаг.

Альфа задрал.α задралын үзэгдэл нь хүнд цөмүүд α бөөмсийг аяндаа ялгаруулдаг. Энэ тохиолдолд цөмийн массын тоо дөрвөн нэгжээр, атомын тоо хоёроор буурна.

(A,Z) → (A-4,Z-2) + 4 Тэр.

α задралын өвөрмөц эмпирик шинж чанаруудыг жагсаацгаая.
a) Z > 60-тай хүнд цөмд α задрал явагдана.
б) Мэдэгдэж байгаа α-цацраг идэвхит цөмийн хагас задралын хугацаа маш их ялгаатай. Тиймээс вольфрамын изотоп 182 Вт нь T 1/2 > 8.3·10 18 жил, протактиний изотоп 219 Па нь T 1/2 = 5.3·10 -8 с байна.

Тэгш тэгш изотопуудын хувьд хагас задралын α задралын энерги Q α-аас хамаарал. Эмпирик Гейгер-Неттол хуулиар маш сайн тодорхойлсон

log T 1/2 = A + B/√Q α ,

Энд А ба В нь сул хамааралтай тогтмолууд юм З. Эцсийн цөмийн цэнэгийг харгалзан үзэх Зхагас задралын хугацаа T 1/2 ба α задралын энергийн хоорондын хамаарлыг дараах байдлаар илэрхийлж болно

log T 1/2 = 9.54·Z 0.6 /√Q α - 51.37,

Энд хагас задралын хугацаа T 1/2 секундээр, Q α нь MeV-ээр илэрхийлэгдэнэ. Зураг харуулж байна туршилтын үнэ цэнэЦацраг идэвхит тэгш-тэгш цөмүүдийн хагас задралын хугацаа (Z нь 74-106 хооронд хэлбэлздэг) ба тэдгээрийн тодорхойлолтыг Гейгер-Неттолын харьцаагаар тодорхойлно.
Тэгш сондгой, сондгой, сондгой цөмд зориулагдсан ерөнхий чиг хандлагахадгалагдсан боловч хагас задралын хугацаа нь ижил Z ба Q α-тай тэгш-тэгш цөмүүдийнхээс 2-1000 дахин урт байдаг.

Э.Рутерфорд, 1936 он“1919 онд би бөмбөгдөлтийн үеэр үүнийг харуулсанα -Хөнгөн элементийн бөөмсийг протон, өөрөөр хэлбэл устөрөгчийн цөм ялгаруулах замаар устгаж болно. Тиймээс бид протоныг аль нэг нь байх ёстой гэж үзсэн бүтцийн нэгжүүд, эдгээрээс бусад атомын цөмүүд бүтдэг бөгөөд онолчид цөмийн шинж чанарыг протон ба сөрөг электронуудын хослолоор тайлбарлахыг оролдсон. Гэсэн хэдий ч цөм шиг хязгаарлагдмал орон зайд удаан, хүнд протоныг хөнгөн, хөдөлгөөнт электронтой хослуулах нь маш хэцүү бөгөөд Чадвик цэнэггүй бөөмс - нейтрон байгааг олж мэдсэнээр энэ асуулт онолын шийдлийг олсон бололтой. Дараа нь бүх атомын цөм нь протон ба нейтроны хослолоос бүрддэг гэж үзэх боломжтой болсон тул жишээ нь 8 цэнэгтэй, 16 масстай хүчилтөрөгч 8 протон, 8 нейтронтой байна. Маш их байсан энгийн санаа, үүний утга нь цөмийг бүрдүүлэгч хэсгүүд ижил масстай гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч цацраг идэвхт хувирлын үед сөрөг электрон цөмөөс ихэвчлэн нисдэг, зарим хиймэл хувиргалтуудын үед эерэг электрон гарч ирдэг гэдгийг хэрхэн тайлбарлах вэ гэсэн асуулт гарч ирэв. Үүний хариуд онолчид бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч асар их байдаг цөмийн хязгаарлагдмал орон зайд протонууд нейтрон болж хувирдаг ба эсрэгээр гэж үздэг. Жишээлбэл, нейтрон сөрөг электроноо алдвал протон болж, эерэг электроноо алдвал нейтрон болж хувирдаг тул эхний тохиолдолд сөрөг бөөмс, хоёр дахь тохиолдолд эерэг бөөм ялгарч болно. Электрон ба позитрон нь цөмд чөлөөт төлөвт байдаггүй, тэдгээр нь нөхцөл байдлаас шалтгаалан нейтрон эсвэл протонтой холбоотой байдаг бөгөөд зөвхөн цөмийн дотор эрчим хүчний томоохон өөрчлөлт гарсан тохиолдолд л тодорхой нөхцөлд ялгардаг."

Атомын цөмийн N-Z диаграмм. Харанхуй өнгөтогтвортой изотопуудыг үзүүлэв.

Г.Гамов, 1930 он: "Өнгөрсөн зууны сүүлчээр нэгэнт нээсэн цацраг идэвхит үзэгдэл нь атомын цөм нь энгийн нэгж биш, харин маш их бүтэцтэй болохыг харуулсан. нарийн төвөгтэй бүтэц. Элементүүдийн цацраг идэвхт задралын үед ажиглагдсан α ба β тоосонцорыг Рутерфорд хүнд атомуудын тогтворгүй цөмөөс ялгарсан цөмийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд гэж, харин задралын явцад ажиглагдсан маш хатуу цацраг болох γ-туяаг цахилгаан соронзон нөлөөлөл гэж тайлбарласан. задралын дараа бөөмийн бүтцийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй. Рутерфордын цаашдын туршилтууд нь гадны энергийн нөлөөн дор ихэвчлэн тогтвортой элементүүдийн цөмийг зохиомлоор хуваах боломжийг харуулсан.
Астоны изотопуудыг нээсэн ба тэдгээрийн атомын жинг бүхэл тоонд маш ойрхон тоогоор илэрхийлдэг болохыг харуулсан судалгаа нь бүх элементийн цөм нь протон ба электроноос тогтдог бөгөөд дөрвөн протоноос бүрдсэн формацууд нь үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна. Цөм ба хоёр электрон (α-бөөм)-ийн бүтцэд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд маш өндөр тогтвортой байдалтай байдаг.
Изотопын атомын жинг маш нарийн хэмжсэнээр бүхэл тооноос бага зэргийн хазайлт (массын согог) илэрсэн нь нийт энергийн бие даасан холболтыг тодорхойлох боломжийг бий болгосон. бүтцийн элементүүдцөмийг нэг бүхэл болгож байна.
Гамма туяаны спектрийн нарийвчилсан судалгаа, тэдгээрийн шугамын бүтцийг харуулсан судалгаанууд - бид голчлон Эллис, Мейтнер нарт өртэй судалгаанууд нь атомын цөмд бид тодорхой квант энергийн түвшинтэй харьцаж байна гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. бидний тааралддагтай төстэй цахим систематом.
Ихэнх гайхалтай баримт, бидний аяндаа цөмийн задралын онолд тулгардаг нь тогтворгүй цөм нь α эсвэл β бөөмсийг гадагшлуулахаас өмнө статус кво хэвээр үлддэг гайхалтай урт хугацаа юм. Цацраг идэвхт элементүүдийн дундаж наслалт нь секундын өчүүхэн хэсгээс эхлээд олон сая жилийн ер бусын урт хугацаа хүртэл харилцан адилгүй байдаг. энэ элементийн, нь нарийн тодорхойлогдсон хэмжигдэхүүн юм.
Хэрэв бөөмс нь цөмийг орхих хангалттай энергитэй бол бөөмөөс гарах α-, β-бөөмүүд нь маш, маш их энергийг зөөвөрлөж байвал бөөмсийн явах хугацааг ийм удаан хугацаагаар хойшлуулдаг шалтгааныг олоход маш хэцүү санагдаж байв. эрчим хүчний томоохон нөөц.
Хагарсан бөөмийн энерги болон тогтворгүй төлөвт (цөмийн задралын үе) цөмд байх дундаж хугацаа хоёрын хооронд нарийн тодорхой хамаарал байдгийг эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. 1912 онд Гейгер, Натталл нар ялзарч буй элементүүдийн хувьд абсцисса тэнхлэг дээр α бөөмсийн энергийг, ординатын тэнхлэг дээр харгалзах задралын тогтмолын логарифмыг зурвал тухайн цацраг идэвхт гэр бүлийн хувьд цэгүүд ойролцоогоор хэвтэнэ гэдгийг анзаарсан. шулуун шугам дээр. Бидний мэддэг гурван цацраг идэвхт гэр бүл болох уран, торий, актинийг гурван зэрэгцээ шулуун шугамаар дүрсэлсэн.

Рутерфорд, Чадвик нарын туршилтууд нь α-бөөмүүд нь хөнгөн элементийн цөмтэй маш ойрхон мөргөлдсөн тохиолдолд таамаглалын дагуу гаргасан томъёоноос тархсан бөөмсийн тооны хазайлт ажиглагдаж байгааг харуулсан. Кулоны харилцан үйлчлэл. Ажиглагдсан хазайлтыг эдгээр татах хүч байдаг гэсэн таамаглалаар тайлбарлаж болох бөгөөд ингэснээр бид эдгээр хүчний хамрах хүрээ, хуулийн талаархи ойлголтыг бий болгож чадна. Харамсалтай нь одоогоор α-бөөмийн хэвийн бус тархалтын талаар хангалттай нарийвчилсан судалгаа байхгүй байгаа бөгөөд онолын дүгнэлтүүд ойролцоогоор дараах байдалтай байна. Хөнгөн элементүүдийн хувьд (Mg, A1) хэвийн бус татах хүч нь 10 хүртэлх зайд нөлөөлж эхэлдэг. -12 см, ойролцоогоор 3∙10 зайд Кулоны түлхэлтийг давж, зайны дөрөвний нэг эсвэл тавны хүчинтэй урвуу харьцаатай байна. -13 Цөмийн төвөөс см зайд - бага зайд α-бөөм нь нийт татах хүчний нөлөөн дор байгаа нь ойлгомжтой. Бидний сонирхдог хүнд цацраг идэвхт элементүүдийн цөмүүдийн хувьд их хэмжээний цэнэгийн улмаас бидний мэдэлд байгаа α бөөмс нь тийм ойрын зайд ойртож, хэвийн бус хүчний бүсэд хүрч чадахгүй. Рутерфорд, Чадвик нар уран дахь α бөөмсийг тараах туршилт хийхдээ (хамгийн хурдан α бөөмсийг ашиглан) зөвхөн 3∙10 зайд хүрч чадсан. -12 см, хэвийн тархалтаас ямар ч хазайлт ажиглагдаагүй - татах хүчний бүс нь энд 3∙10-аас илүү цөмд илүү ойрхон байрладаг нь ойлгомжтой. -12 см.
Урантай хийсэн эдгээр туршилтын үр дүн нь бидэнд маш бага тустай юм шиг санагдаж байна - учир нь татах хүчний бүсэд хүрч чадаагүй; Эдгээр туршилтууд нь α задралын үзэгдлийг тайлах түлхүүрийг агуулсан байв.
Ураны цөмийн задралын талаарх мэдээлэлтэй харьцуулбал эдгээр туршилтууд нь үзэл бодлоос нь огт тайлбарлах боломжгүй парадокс руу хөтөлдөг. сонгодог механик. Үнэн хэрэгтээ: ураны атомын цөм нь тогтворгүй бөгөөд 6.8.10 орчим энергитэй α-бөөмүүдийг ялгаруулдаг. -6 erg. Цөмийн ойролцоо татах хүч байдаг гэсэн бидний таамаглалаар цацраг идэвхт элементийн цөмд байрлах альфа бөөмс нь зурагт үзүүлсэн шиг боломжит хаалтаар хүрээлэгдсэн байдаг. 3∙10 зайд ч гэсэн -12 зөвхөн бидэнд байгааг хараарай Кулоны хүч, саадын хамгийн их өндөр нь ямар ч тохиолдолд түүнээс их байгааг харуулж байна

Ердөө 6.8.10-ын энергитэй ураны альфа бөөмс яаж -6 erg ийм саадыг "өнхрөх" Өөрөөр хэлбэл: ураныг тараах туршилтанд ашигласан "RaG" α-бөөмүүд саадын гадна налууг дагаж "өнхрөх" оргилдоо хүрч чадаагүй бол яаж α- эрчим хүч багатай ураны тоосонцор саадыг давж эргэлдэн нисдэг үү? Сонгодог механикийн үүднээс авч үзвэл, альфа бөөм нь ийм саадыг даван туулж, түүнээс өндөр байдаг. нийт эрчим хүч, хаалт дотор “сөрөг” байх ёстой кинетик энерги", тиймээс" төсөөллийн хурд ".
Гэсэн хэдий ч, эрс зөрчилдөж байгаа ийм үзэгдлийн боломж сонгодог механик, орчин үеийн долгионы механикийн шууд үр дагавар юм. Яг л долгионы оптик гэрлийн нэгэн адил хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйс дээр бүрэн өнцгөөс их өнцөгт тусдаг дотоод тусгал, хэсэгчлэн хоёрдугаар орчинд нэвтэрдэг - долгионы механикийн нэгэн адил де Бройль-Шредингерийн долгион нь хэсэгчлэн "төсөөллийн хурд"-ын бүсэд нэвтэрч, бөөмсийг саадыг "өнхрүүлэх" боломжийг олгодог.
Ямар нэгэн боломжит саадаар хүрээлэгдсэн цөмөөс альфа бөөмс ялгарах тухай асуулт руу шилжихэд бид юуны өмнө энэ саадын хэлбэрийг мэдэх ёстой. Цөмийн ойролцоо ба доторх (дотоод налуу) хэвийн бус татах хүчний боломжийн явц яг тодорхойгүй байгааг бид аль хэдийн харсан; нөгөө талаас хаалтын дотоод эгц налуу дээрх потенциалын яг тодорхой чиглэл нь түүний нэвчих чадварт харьцангуй бага нөлөө үзүүлдэг болохыг харахад хялбар байдаг. Энэ тохиолдолд. түүний хэлбэрийн талаар хамгийн энгийн таамаглал дэвшүүлэх нь хамгийн оновчтой байдаг; Дараагийн тооцоололд бид томъёогоор өгөгдсөн саад бэрхшээлийн загварыг хүлээн авна

Энэ загвар нь хоёр үл мэдэгдэх хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог: үндсэн радиус r 0 Тэгээд дотоод боломж U. Боломжит саадаар хүрээлэгдсэн сансар огторгуйгаас альфа бөөмийг хөдөлгөх тухай асуудал нь цөмийн гадна талд ухарч буй бөмбөрцөг долгионыг өгөх долгионы тэгшитгэлийг шийдэхэд хүрдэг. Энэ асуудал нь саад дотор сууж буй α бөөмийн хэд хэдэн салангид (квант) энерги болон хэд хэдэн харгалзах зугтах магадлалд хүргэдэг.
Гэсэн хэдий ч энэ эссед бид асуудлын яг шийдлийн талаар ярихгүй бөгөөд ойролцоогоор дүгнэлтэнд сэтгэл хангалуун байх болно, гэхдээ энэ нь туршилтын өгөгдөлтэй харьцуулахад хангалттай юм. үүднээс өндөрсаад тотгорыг авч үзвэл бид хоёр сая жилийн дараа ч бөөмс ниссээр байх болно гэдгийг мартаж, цөм доторх бөөмийн хөдөлгөөнийг хязгааргүй өндөр ханануудын хооронд хаагдсан гэж үзэж болно. Бид зөвхөн хамгийн бага энергийн төлөвийг (үндсэн тойрог замд) сонирхох болно, учир нь одоо цөм дэх бүх α бөөмсийг байх магадлалаас илүү гэж үзэж болно. квант тоо- нэг.
Зугтах магадлал λ-ийг ойролцоогоор α бөөмийн саадтай мөргөлдөх тоо ба түүний нэвчилтийн үржвэрээр тооцоолж болно.

.

Үүнтэй адилаар β задралын үзэгдлийг хялбархан тайлбарлах хэрэгтэй юм шиг санагддаг ерөнхий зарчим, түүнчлэн α-задрал.
Үнэн хэрэгтээ цөмийн электрон ялгарах үзэгдэл нь альфа бөөмийг хөөхтэй олон талаараа төстэй юм. Бид энд маш урт хугацаатай, энерги ба задралын үеийн тоон хувьд ижил хамааралтай тулгардаг: удаан β бөөмс нь цөмийн амьдралын урт үетэй тохирч байна.
Гэсэн хэдий ч мэдэгдэхүйц ялгаа нь β-бөөмсийн спектр бүдгэрч байгаа явдал юм.
Эллисийн судалгаагаар β бөөмс нь маш өргөн хязгаарт өөр өөр хурдтайгаар цөмийг орхиж явдгийг нэлээд найдвартай тогтоосон; нөгөө талаас эрчим хүчний энэ бүдгэрэлтийг нөхөж, тэнцвэрийг авчрах үйл явц огт байхгүй. нийт эрчим хүчцөм. Энерги хадгалагдах хуулийн дагуу β задралын үр дүнд үүссэн цөмүүд нь маш олон төрлийн эрчим хүчний хангамжтай байх ёстой боловч бөөмсийн хурдны салангид байдал, γ-спектрүүдийн шугаман байдал нь тодорхой тодорхойлогдсон дискрет энергийг илтгэнэ. цөмүүд.
Ийнхүү бид цөм доторх электронууд болон түүнээс зугтах үед энерги хадгалагдах хууль хэрэгжих боломжгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрч байна.
Цөм доторх электронуудын хөдөлгөөний асуудалтай холбоотой энэ болон бусад олон бэрхшээлүүд нь орчин үеийн онолын үзэл баримтлалд тулгуурлан тайлбарлах боломжгүй цоо шинэ зүйлтэй тулгарсныг харуулж байна. Гэрлийн хурдтай маш ойролцоо хурдтай хөдөлж буй бөөмсийг тоолоход тулгарч буй эдгээр бүх бэрхшээл нь орчин үеийн технологийн тулгараад байгаа үндсэн зөрчилтэй шууд холбоотой гэдэгт эргэлзэхгүй байна. онолын физикдолгионы механикийг харьцангуй хөдөлгөөний тохиолдлуудад нэгтгэх оролдлого. Цөм дэх электронуудын шинж чанарыг судлах нь одоогоор онолын физикийн үндсэн зарчмуудыг цаашид хөгжүүлэх туршилтын материал болж чадах цорын ганц салбар юм."

β задрал.β задралын үед энерги хадгалагдахгүй байх тухай дурдсан асуудлыг Паули шийдэж, β задрал нь электронтой нэгэн зэрэг нейтрино үүсгэдэг гэж үзсэн. β задралын нийт энерги нь электрон ба нейтрино хоёрын хооронд тархдаг тул зөвхөн электроны энергийг бүртгэх нь β задралын энергийн илэрхий хадгалагдахгүй байдалд хүргэдэг. Алдагдсан энергийг нейтрино зөөж авдаг бөгөөд үүнийг илрүүлэх нь маш хэцүү асуудал юм.
β задралын судалгаа нь атомын цөмд тохиолддог үйл явцыг ойлгоход маш чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. β задралын үзэгдэл нь цөм (A,Z) нь 1-р үеийн лептонуудыг - электрон (позитрон) ба электрон нейтрино (электрон антинейтрино) -ийг аяндаа ялгаруулж, ижил массын тоо А-тай цөмд ордог. атомын дугаар Z , нэгээс илүү эсвэл бага. At э-барих үед цөм нь электронуудын аль нэгийг нь шингээдэг атомын бүрхүүл(ихэвчлэн ойролцоох К-бүрхүүлээс), нейтрино ялгаруулдаг. Уран зохиолд EC (Electron Capture) гэсэн нэр томъёог ихэвчлэн цахим зураг авалтад ашигладаг.
β-зарах β - -зарах, β + - задрах, цахим барих гэсэн гурван төрөл байдаг.
β - : (A, Z) → (A, Z+1) + e - + e ,
β + : (A, Z) → (A,Z-1) + e + + ν e ,
e: (A, Z) + e - → (A,Z-1) + ν e .
Гол онцлогβ задрал нь сул харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг. Бета задрал нь цөм доторх процесс биш харин нуклон доторх процесс юм. Цөмд нэг нуклон задардаг. Цөм доторх нуклон хувиргалт ба β задралын энергийн нөхцлүүд дараах хэлбэртэй байна (бид нейтрино массыг тэг гэж үзнэ):
β - (n → p + e - + e), M(A, Z) > M(A, Z+1) + m e ,
β + (p → n + e + + ν e), M(A, Z) > M(A, Z-1) + m e ,
цахим зураг авалт (p + e - → n + ν e), M(A, Z) + m e > M(A, Z-1).

β задрал нь α-задралын нэгэн адил анхны (A,Z) ба эцсийн (A,Z±1) цөмүүдийн салангид төлөвүүдийн хооронд явагддаг. Тийм ч учраас удаан хугацаагаарβ задралын үзэгдлийг нээсний дараа β задралын үед цөмөөс ялгарах электрон ба позитроны спектрүүд яагаад α бөөмсийн спектр шиг салангид биш, тасралтгүй үргэлжилдэг нь тодорхойгүй байв.
Туршилтын баримтууд нь энерги, импульс, өнцгийн импульс хадгалагдах хуулиудад нийцэхгүй мэт санагдаж байв. Ийнхүү задралын үр дүнд үүссэн электрон болон цөмийн нийт энерги нь анхны цөмийн энергиэс бага байв. Хамгаалалтын хуулиудыг аврахын тулд 1930 онд В.Паули Тюбинген хотод болсон физикийн бага хуралд оролцогчдод илгээсэн захидалдаа β - задралын явцад электронтой хамт 0-тэй маш хөнгөн (бартаашгүй) өөр нэг бөөм бий болохыг санал болгожээ. цахилгаан цэнэг ба эргэлт J = 1/2.

В.Паули, 1930: “Эрхэм хүндэт цацраг идэвхт хатагтай, ноёд оо. Тасралтгүй β спектрийн талаар бодож, би солилцооны статистик болон эрчим хүчний хэмнэлтийн хуулийг хэмнэхийг хичээнгүйлэн оролдсон. Тухайлбал, цөмд 1/2 спинтэй, би "нейтрон" гэж нэрлэх цахилгаан саармаг хэсгүүд байх боломжтой. "Нейтроны" массыг электроны масстай харьцуулж болохуйц байх ёстой бөгөөд ямар ч тохиолдолд протоны массын 0.01-ээс ихгүй байна. Хэрэв задралын явцад электронтой хамт "нейтрон" нь "нейтрон" ба электронуудын энергийн нийлбэр тогтмол хэвээр байхаар ялгардаг гэж үзвэл тасралтгүй β-спектр ойлгомжтой болно."

1932 онд нейтроныг нээсний дараа Э.Ферми В.Паулигийн бөөмийг "нейтрино" гэж нэрлэхийг санал болгов. 1933 онд Солвэй конгресс дээр В.Паули J = l/2 спинтэй саармаг бөөмийн β задралын механизмын тухай илтгэл тавьжээ. Паулигийн таамаглал нь зөвхөн энерги хадгалагдах хуулийг төдийгүй өнцгийн импульс ба импульс хадгалагдах хуулиудыг аварсан. Сонгодог физикт найдвартай батлагдсан хадгалалтын хуулиудыг квант процессоор зөрчиж байна гэсэн сүүлийн эргэлзээг үгүйсгэв. 1934 онд Э.Ферми энерги хадгалагдах хууль болон цөмөөс электрон ба нейтрино нэгэн зэрэг ялгардаг гэсэн таамаглалд тулгуурлан β задралын онолыг боловсруулсан. Ферми электронуудын ажиглагдсан энергийн спектрийг тайлбарлаж, β задралын хурдыг β задралын үед ялгарах электронуудын хамгийн их энергитэй холбон тайлбарлав. Ихэнх чухал элементФермигийн бета задралын онол нь цөмд электрон байхгүй гэсэн мэдэгдэл байв.

Бета задралын үед электрон ба нейтрино үүсдэг атомын цөм.

Энэ задрал нь атомын гэрлийн ялгаралтай адил юм. Гэрлийн квант нь атомд байдаггүй, харин атомын төлөв өөрчлөгдсөний үр дүнд үүсдэг. Нейтрино нь 1956 онд Ф.Рейнс, К.Коэн нарын туршилтаар туршилтаар нээсэн.

Электроны үндсэн шинж чанарууд

Электрон нейтриногийн үндсэн шинж чанарууд

+ ?.

- салсны дараа атомын дугаарэлемент өөрчлөгдөж, үелэх системийн нэг нүдийг шилжүүлдэг.
- задрал
- задралатомын цөм нь бүтээгдэхүүний цөм болон a?-бөөм (атомын цөм) болон аяндаа задрах гэж нэрлэдэг.
?- задрал нь массын тоо A >= 200 хүнд бөөмүүдийн шинж чанар юм. Ийм бөөм дотор ханалтын шинж чанараас шалтгаална. цөмийн хүчнүүдХоёр протон, хоёр нейтроноос тогтсон тусгаарлагдсан бөөмс үүсдэг. Ийм байдлаар үүссэн бөөмс нь цөмийн бусад протонуудаас Кулоны түлхэлтийг бие даасан протонуудаас илүү хүчтэй мэдэрдэг. Үүний зэрэгцээ, β-бөөм нь цөмийн таталцлын налуугийн нөлөөнд бага өртдөг. хүчтэй харилцан үйлчлэлҮлдсэн нуклонуудаас илүү.
Соддигийн нүүлгэн шилжүүлэлтийн дүрэм?-задрал:

?- задралын үр дүнд элемент нь үелэх системийн эхэнд 2 нүд шилждэг. - задралын үр дүнд үүссэн охин цөм нь ихэвчлэн цацраг идэвхт болж хувирдаг бөгөөд хэсэг хугацааны дараа мөн ялзардаг. Цацраг идэвхт задралын үйл явц нь тогтвортой, өөрөөр хэлбэл ихэвчлэн хар тугалга эсвэл висмутын цөм болох цацраг идэвхт бус цөм гарч ирэх хүртэл үргэлжилнэ.
- задрал
Гамма туяа нь цахилгаан соронзон долгиондолгионы урттай жижиг хэмжээтэйатом. Тэдгээр нь ихэвчлэн атомын цөм өдөөгдсөн төлөвөөс үндсэн төлөв рүү шилжих үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд цөм дэх нейтрон эсвэл протоны тоо өөрчлөгдөхгүй бөгөөд энэ нь цөм ижил элемент хэвээр байна гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч гамма цацрагийн ялгарал нь бусад цөмийн урвалыг дагалдаж болно.
Цацраг идэвхт задралын үед атомын цөмд хувирал үүсдэг. Энэ тохиолдолд үүссэн бөөмсийн энерги нь ердийн химийн урвалын үед ялгарах энергиэс хамаагүй их байдаг. Тиймээс эдгээр процессууд нь атомын химийн орчин болон энэ атомыг агуулсан нэгдлүүдээс бараг хамааралгүй байдаг. Цацраг идэвхт задрал нь аяндаа үүсдэг. Энэ нь тодорхой цөм задрах мөчийг тодорхойлох боломжгүй гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч задралын төрөл бүрийн хувьд цацраг идэвхт цөмийн тэн хагас нь задрах тодорхой хугацаа байдаг. Энэ хугацааг хагас задралын хугацаа гэж нэрлэдэг. Янз бүрийн цацраг идэвхт изотопуудын хувьд хагас задралын хугацаа нь наносекундээс хэдэн сая жил хүртэл маш өргөн хүрээнд өөр өөр байж болно. Богино хагас задралтай изотопууд нь маш цацраг идэвхт боловч хурдан алга болдог. Изотопуудтай урт хугацаахагас задралын хугацаа нь сул цацраг идэвхт боловч энэ цацраг идэвхт байдал нь маш удаан үргэлжилдэг.

Цацраг идэвхт цацрагийг илрүүлэх нь түүний бодист үзүүлэх нөлөө, ялангуяа иончлолд тулгуурладаг. Түүхээс үзэхэд цацраг туяагаар гэрэлтсэн гэрэл зургийн хавтанг харлаж эхэлснээс болж цацраг туяа анх бүртгэгдсэн. Цацрагийн нөлөөн дор химийн урвал явагддаг гэрэл зургийн эмульс нь илрүүлэх аргуудын нэг хэвээр байна. Өөр нэг илрүүлэх зарчмыг Гейгерийн тоолуурт ашигладаг - өөрийгөө бус байдлын илрэл цахилгаан цэнэггүйдэлцацрагт хийд. Хурдан цэнэгтэй бөөмийн бие даасан дамжуулалтыг бүртгэдэггүй дозиметрүүд ихэвчлэн цацраг идэвхт бодисын дамжуулалт зэрэг шинж чанарын өөрчлөлтийг ашигладаг.
Цацраг идэвхит байдал нь тогтворгүй изотопуудын тоо болон тэдгээрийн амьдрах хугацаанаас хамаарна. SI систем нь үйл ажиллагааны хэмжилтийн нэгжийг Беккерел гэж тодорхойлдог - секундэд нэг задрал тохиолддог цацраг идэвхт бодисын хэмжээ. Практикт энэ утга нь тийм ч тохиромжтой биш тул системийн бус нэгжүүд - Кюри - ихэвчлэн ашиглагддаг. Рутерфордын нэгжийг заримдаа ашигладаг.
Цацраг идэвхт цацрагийн цацраг идэвхт бодист үзүүлэх нөлөөллийн тухайд рентген туяатай ижил нэгжийг ашигладаг. С систем дэх шингээгдсэн ионжуулагч цацрагийн тунг хэмжих нэгж нь Саарал юм - нэг кг бодис тутамд нэг Жоуль энерги ялгардаг тун. Нэгж биологийн үйлдэл SI систем дэх цацраг туяа нь сиверт юм. Цацрагийн үед ялгардаг эрчим хүчний системийн нэмэлт нэгж - зөвлөмж.
Рентген туяа гэх мэт нэгж нь ялгарах энергийн хэмжүүр биш, харин цацраг идэвхт цацрагийн үед бодисын иончлолын хэмжүүр юм. Цацрагийн биологийн нөлөөг дуурайхын тулд рентген туяаны биологийн эквивалент ремийг ашигладаг.
Цацрагийн эрчмийг тодорхойлохын тулд тунг хуримтлуулах хурдыг тодорхойлдог нэгжийг ашигладаг, жишээлбэл, нэг цагт рентген.
Цацрагт өртөх нь эд эсэд ихээхэн гэмтэл учруулдаг. Биологийн эдэд химийн бодисыг ионжуулах нь ердийн бус химийн урвал үүсгэх боломжийг бий болгодог. биологийн үйл явц, мөн боловсролд хортой бодисууд. ДНХ-ийн цацрагийн гэмтэл нь мутаци үүсгэдэг. Цацраг идэвхт бодистой ажиллах нь аюулгүй байдлын дүрмийг сайтар дагаж мөрдөхийг шаарддаг. Цацраг идэвхт бодисыг хуудасны дээд талд тусгай тэмдэгээр тэмдэглэсэн байна.
Цацраг идэвхт бодисыг цацраг идэвхт цацрагийг шингээх зориулалттай тусгай саванд хадгалдаг. Том асуудалцацраг идэвхт хог хаягдлыг зайлуулах явдал юм цөмийн эрчим хүч.
Цацраг идэвхт бодисыг бусад эрчим хүчний эх үүсвэр байхгүй нөхцөлд эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно, жишээлбэл. сансрын хөлөгалс холын гаригууд руу нисэх зориулалттай нарны систем. Ийм төхөөрөмжид цацраг идэвхт задралын үед ялгарах энергийг термоэлемент ашиглан цахилгаан болгон хувиргаж болно.
Анагаах ухаанд цацрагийн өртөлтХурдан хуваагддаг хорт хавдрын эсүүд цацраг туяанд мэдрэмтгий байдаг тул илүү хурдан дайрдаг тул хорт хавдрын зарим хэлбэрийг эмчлэхэд ашигладаг.
Тэмдэглэгдсэн атомын арга нь бие махбод дахь бодисын солилцоог шинжлэх боломжийг олгодог бөгөөд өвчнийг оношлоход тусалдаг.
Болзох цацраг идэвхт изотопуудЭнэ нь объект, чулуулгийн насыг тогтооход тусалдаг бөгөөд геологи, археологи, палеонтологид ашиглагддаг.
Цацраг идэвхжил ба цацраг идэвхт бодис-д мөн өргөн хэрэглэгддэг янз бүрийн бүс нутаг шинжлэх ухааны судалгаа.
Цацраг идэвхт бодисыг дагалддаг бүх төрлийн цацраг идэвхт цацрагийг ионжуулагч цацраг гэж нэрлэдэг. Ионжуулагч цацраг гэдэг нь гамма квант болон задралын үр дүнд үүссэн бөөмсийг нэвтрүүлэх явцад бодисын атомыг өдөөх, ионжуулах үйл явц юм. Жишээлбэл, гамма цацраг бодисоор дамжин өнгөрөхөд гамма цацрагийн энерги нь эдгээр хоёр бөөмийн энергиэс (> 1 МэВ) давсан тохиолдолд квантууд электрон-позитрон хос болж хувирдаг. ?-бөөмс нь замдаа тааралдсан бүх атомыг (агаарт 1-10 см, шингэнд 0,01-0,2 мм) өдөөдөг тул бүх энергийг хурдан алддаг. ?-бөөмс нь бодисуудтай бага үр дүнтэй харьцдаг (агаарт 2-3 м, шингэнд 1-10 мм). ?-квантууд хамгийн их нэвтрэх чадвартай. Цахилгаан цэнэггүй нейтронууд атомыг шууд ионжуулдаггүй. Гэсэн хэдий ч нейтроны цөмтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд ионжуулагч хэсгүүд болох хурдан цэнэглэгдсэн бөөмс, гамма квантууд гарч ирдэг. Хүн цацраг идэвхт цацрагийн бүсэд удаан хугацаагаар байх үед түүний эсийн ионжилт, өдөөлт үүсдэг. Үүний үр дүнд эсүүд шинэ химийн урвалд орж, шинээр үүсдэг. химийн бодисуудбиеийн хэвийн үйл ажиллагааг алдагдуулдаг. Ионжуулагч цацрагийн нөлөөллийн хэмжүүр нь цацрагийн шингэсэн тун (Саарал), харьцаатай тэнцүүионжуулагч цацрагаар бодисын масс руу шилжүүлсэн энерги (D = E / m). Цацрагийн тунгийн хэмжээг шингэсэн цацрагийн тунг цаг хугацааны харьцаагаар хэмждэг (Pv = D/t). Цацраг идэвхт цацрагрентген шинжилгээнд ашигладаг.