Взаимодействие - а-частица
Cтраница 3
 |
Соударение тяжелого [ IMAGE ] Траектории а-час. [31] |
Рассмотрим с точки зрения такой ядерной модели процесс прохождения а-частицы через атом. Поэтому взаимодействие а-частицы с электроном протекает аналогично упругому соударению быстро движущегося тяжелого шара с легким. [32]
Нейтроны излучаются при спонтанном делении некоторых нуклидов тяжелых элементов, при взаимодействии заряженных частиц и у-квантов с ядрами легких элементов, а также при делении тяжелых ядер. Наиболее распространены источники нейтронов, основанные на использовании а-ак-тивных радионуклидов. Радионуклид смешивается с легким элементом, взаимодействие а-частиц с которым приводит к образованию нейтронов. Аналогично может быть применено у-активное вещество. [33]
Это неудивительно, поскольку масса и заряд р - и Р - ЧЗСТИЦ меньше, чем у а-частиц, а скорость гораздо выше. Например, при энергии в несколько МэВ ионизационные потери электрона примерно в 1000 раз меньше, чем а-частицы. Образование вторичных электронов здесь происходит так же, как и при взаимодействии а-частиц с веществом, но только в большей степени. Около 70 % от общего числа ионов образуются в результате взаимодействия вещества с вторичными электронами. [34]
Вместе с тем, как показали исследования, скорости вылетающих а-частиц у радия А ( 84Ро218) и радия С ( 84Ро214) отличаются весьма незначительно -: 1 68 - Ю7 м / сек и 1 92 - 107 м / сек. На рис. 17.10 изображена кривая потенциальной энергии системы: ядро урана-а-частица. На расстояниях, превышающих радиус действия ядерных сил, кривая является частью гиперболы, соответствующей взаимодействию а-частицы С положительно заряженным ядром по закону Кулона. На расстояниях, где действуют ядерные силы, кривая потенциальной энергии аппроксимирована вертикальной прямой, соответствующей резкому изменению с расстоянием ядерных сил. [35]
Применение трансурановых элементов не ограничи лается плутонием-239. Одним из аспектов применении ядерной энергии, представляющего большой интерес и важное значение, является использование таких нуклидов, как плутоний-238, кюрий-242 и кюрий-244, в качестве концентрированных источников энергии. Уже отмечалось, что трансурановые элементы испускают - частицы с высокими энергиями ( подробнее см. гл. Несколько граммов таких нуклидов, находящихся в контейнере с соответствующей защитой, могут представлять собой интенсивный источник тепла благодаря взаимодействию а-частиц с веществом. [36]
Выясним, почему происходит рассеяние а-частиц атомами. Поскольку а-частица обладает и массой и зарядом, со стороны атомных частиц на нее действуют как силы тяготения, так и ку-лоновские силы. Поэтому может показаться, что существуют две причины рассеяния а-частиц. Однако сопоставление силы гравитационного притяжения а-частицы каким-либо тяжелым атомом ( например, атомом свинца) и силы ее кулоновского взаимодействия с самым маленьким зарядом ( зарядом электрона) для одного и того же расстояния между ними показывает, что кулоновская сила в 10аз раз превосходит силу тяготения. Это означает, что при изучении взаимодействия а-частицы с атомами вещества гравитационными силами можно пренебречь. [37]
Проанализировав результаты опыта, Резерфорд пришел к выводу, что столь сильное отклонение а-частиц возможно только в том случае, если внутри атома имеется чрезвычайно сильное электрическое поле, которое создается зарядом, связанным с большой массой и сконцентрированным в очень малом объеме. Согласно Резерфорду атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено тяжелое положительное ядро с зарядом Ze, имеющее размеры, не превышающие 10 - 14 м, а вокруг ядра расположены Z электронов, распределенных по всему объему, занимаемому атомом. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре. При выводе формулы Резерфорд исходил из предположения о том, что взаимодействие а-частицы и ядра подчиняется закону Кулона, справедливому для точечных зарядов. [38]
Страницы: 1 2 3