МИР АТОМА

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Обстреливая ядра нейтронами, быстрыми протонами, дейтронами, гелиевыми ядрами, можно осуществить множество ядерных превращений. При этом получаются не только атомы известных устойчивых изотопов, но и но­вые, неустойчивые, то-есть радиоактивные атомы.

На рисунке 27 изображён уже приводившийся дважды уголок таблицы Менделеева. Но на этот раз мы выписали в её клетках неустойчивые, радиоактивные изотопы и по­казали их превращения.

В наши дни для ядерных превращений пользуются чаще всего не альфа-ч^стичками, а частичками, разгоняе­мыми до огромных скоростей в специальных установках. Получаемые быстрые протоны, дейтроны, гелиевые ядра («искусственные альфа-частички»), электроны обладают энергиями, во много раз большими, чем энергии частичек, вылетающих из ядер при радиоактивном распаде.

Один из лучших приборов такого рода — «синхро­трон» — был изобретён советским физиком Векслером. Идея его была присвоена американцем Мак-Миланом. Будучи пойман с поличным, американец вынужден был признать первенство советского учёного.

Вот несколько примеров ядерных превращений, приво­дящих к образованию искусственных радиоактивных эле­ментов.

Начнём с наиболее лёгкого — изотопа водорода с атомным весом 3. Он получается несколькими способами.

При обстреле бериллия 9 нейтронами бериллиевое ядро распадается на три частички — одну альфа-частич­ку и две частички — ядра водорода 3.

Неустойчивый изотоп

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Рис. 27. Левый верхний угол таблицы Менделеева. Показаны искусственные радиоактивные изотопы и их превращение в устойчи­вые. Изотоп бериллия 7 превращается в литий, не излучая позитрон и нейтрино, а поглощая один из ближайших к ядру электронов (первого слоя) и излучая нейтрино.

Обычно ядерные превращения записываются так. У названия изотопа элемента сверху записывается его атомный вес, снизу — его атомный номер; стрелка стоит вместо слов «превращаются в». Таким образом, приведён­ный пример записывается:

Бериллий 4 + нейтрон 0 —«► гелий 2 + водород 1 +

+ водород 1 .

В такой записи легко проверить сохранение числа

Ядерных частиц и заряда. Для числа частиц в ядрах имеем:

9+1=4 + 3 + 3,

Для заряда

4 + 0 = 2+ 1 + 1.

Вот ещё один способ получения водорода 1:

ЛИТИЙ 3 + нейтрон 0 —» гелий 2 + водород 1 .

Дальнейшая судьба радиоактивного водорода видна на рисунке 27. Он распадается самопроизвольно, превра­щаясь в гелий:

Водород 1 —> гелий 2 + электрон-1 + нейтрино 0 .

Период полураспада водорода 1 равен 11 годам.

Радиоактивные изотопы более тяжёлых элементов получаются также множеством способов из различных со­седних по таблице Менделеева изотопов.

Почему же одни ядра устойчивы, а другие нет?

Устойчивые ядра обладают определённым соотноше­нием между числом содержащихся в них нейтронов и про­тонов. В лёгких ядрах число нейтронов примерно равно числу протонов. Углерод, например, имеет 6 или 7 нейтро­нов и 6 протонов, причём атомов первого вида 99 процен­тов, а второго — лишь один процент. В тяжёлых ядрах нейтронов становится всё больше. Так, уран имеет от 141 до 146 нейтронов и 92 протона.

Увеличивая искусственно число нейтронов в ядре «сверх меры», мы получаем обычно радиоактивный изо­топ, превращающий один из лишних нейтронов в протон, то-есть выбрасывающий после распада электроны и нейт­рино.

Например, можно получить радиоактивный азот из ки­слорода и фтора:

Кислород1! + нейтрон о —> азот1/ + Протон 1, фтор1^ + нейтрон о —> азот1® + гелий 2 .

Получившийся радиоактивный «тяжёлый» изотоп азота содержит излишек нейтронов (9 нейтронов на 7 протонов). Он распадается согласно уравнению

Азот*7 —> кислород1** + электрон-? + нейтрино о*

Период полураопада азота 16 очень мал — половина атомов распадается примерно за 8 секунд.

Увеличивая искусственно в ядре число протоне©, мы получаем совершенно новую радиоактивность, не встреча­ющуюся никогда у естественных радиоактивных атомов.

Искусственно полученные ядра освобождаются от из­лишнего положительного заряда, превращая один из про­тонов в нейтрон. Такое превращение связано либо с вы­брасыванием позитрона и нейтрино, либо с поглощением одного из своих электронов с первой оболочки и излуче­нием нейтрино (например, бериллий — рисунок 27). По - зитронную радиоактивность можно получить у другого изотопа азота, приготовив его из углерода или бора:

Углерод2б + протон 1—»азот1/; бор 5 + гелий 2 —5► азот1/ + нейтрон 0.

Получившийся азот содержит излишек протонов (6 нейтронов и 7 протонов). Он распадается наполовину за 10 минут:

Азот1/ —> углерод1^ + позитрон? + нейтрино о.

Таких примеров можно привести множество.

Искусственные радиоактивные элементы находят в наши дни широкое применение в биологии, медицине и технике.

Но искусственным путём могут быть получены не только устойчивые и радиоактивные изотопы имеющихся уже в природе элементов.

При помощи нейтронов удалось создать новые эле­менты с атомами, более тяжёлыми, чем атомы урана, и занимающие места 93, 94, 95 и 96 в таблице Менделеева.

Эти новые элементы получили названия нептуний (93), плутоний (94), америций (95) и кюрий (96).

Об огромном значении этого достижения вы можете прочитать в книжках, посвящённых использованию ядер - ной («атомной») энергии.

Для нас здесь важно другое — как далеко можно про­двинуться в создании всё более тяжёлых «заурановых» элементов?

Вспомните, что все атомы с атомным номером, боль­шим чем 83, уже неустойчивы и самопроизвольно распа­даются, превращаясь в более лёгкие атомы с меньшими атомными номерами. Ядра атомов изотопа урана 2££ даже

Взрываются самопроизвольно, распадаясь на два более лёгких ядра. Это явление было открыто советскими физиками Флеровым и Петржаком. Оказалось, что при­мерно из 100 ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО атомов урана |325 каждую секунду взрывается один.

Чем больше атомный номер, тем, вообще говоря, менее устойчиво ядро.

Поэтому ядра с атомным номером, значительно пре­вышающим 100, вообще существовать не могут.

МИР АТОМА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рыло время, когда говорили, что физика — это техника " завтрашнего дня. Теперь это неверно. Физика — это не только наука, изучающая мир, — это основа техники сегодняшнего дня. Раскрывая …

ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Советский учёный Д. В. Скобельцын изучал с по­мощью камеры Вильсона приходящие на З'емлю из глу­бин мирового пространства «космические лучи». Камера была помещена между полюсами больших магнитов. Про­летавшие сквозь неё сверху …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.