Все, что тебе нужно знать о платьях!
Проект / Авторы / Фотогалереи / Добро / Энциклопедия о России / История России / Русская литература

Вы уже дошли до состояния, когда у вас нет времени, чтобы разрешить те проблемы, которые отнимают у вас все время??? Марк Дэвидсон


Этих книг нет в магазинах!

Недорого купить антикварные книги

Чулки и колготки из Англии

Учеба и образование в Англии

  


Яндекс.Погода

Жизнь атомного ядра

В начале XX столетия ученые еще ничего не знали о строении атомного ядра, о ядерных превращениях. Считалось непреложной истиной, что атомные ядра существовали всегда и что они, следовательно, неизменны. По современным же представлениям, все многообразие ядер элементов Солнечной системы образовалось из простейших ядер водорода . протонов . несколько миллиардов лет назад. Более того, опытным путем и теоретически установлено: большинство атомных ядер сами по себе постоянно превращаются в другие ядра, или, как принято говорить, испытывают радиоактивный распад. А в наши дни физики научились искусственно получать из одного ядра другое.

Однажды в подмосковный город Дубну, в лабораторию, где получают новые атомные ядра и исследуют их свойства, приехали физики из Копенгагена. На стене своей комнаты они повесили плакат, на котором было изображено генеалогическое древо датских королей, а рядом будто случайно оказалась схема гораздо более древней родословной; основатель ее . элемент уран-238 появился на Земле на пять миллиардов лет раньше самого первого датского короля. И если истории известны пятьдесят два датских короля (от Кнуда I Хардекнуда от Фредерика IX), то потомки урана превосходят число королей Дании.

 

Попробуем разобраться в сложной родословной урана. Для этого нужно вспомнить, что все ядра состоят из протонов и нейтронов. Число протонов равно атомному номеру элемента. Так, в ядре урана 92 протона, и поэтому он находится в 92-й клетке таблицы периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Сумму протонов и нейтронов, входящих в ядро, называют массовым числом. В ядрах урана, который геологи находят в горных породах, может быть 146 или 143 нейтрона. Поэтому массовое число природного урана может быть 238 или 235. Ядра с одним и тем же числом протонов, но с разным числом нейтронов называются изотопами.

Поместим рядом со счетчиком радиоактивных излучений один грамм урана-238. Счетчик буквально захлебнется от поступающих на него частиц. Ведь за одну секунду из грамма урана вылетает 12 тысяч альфа-частиц . ядер гелия со скоростью 14 тысяч километров в секунду. В ядре гелия два протона и два нейтрона, поэтому у каждого ядра, испустившего альфа-частицу, порядковый номер уменьшается на две, а массовое число . на четыре единицы, так что из урана получается радиоактивное ядро тория с массовым числом 234. Из ядра тория вылетают ядерные электроны . бета-частицы. При этом один из нейтронов ядра становится протоном и, значит, заряд увеличивается на единицу, а масса ядра практически не изменяется. После двух последовательных распадов торий-234 переходит в уран, но уже с массой 234. Уран-234 также нестабилен... Последний в этой цепи . свинец-206.

Так вследствие испускания ядер гелия и электронов из урана-238 образуется 15 различных ядер!

Сколько бы мы ни ждали у счетчика, окруженного чистым свинцом-206, нам не удастся зарегистрировать его распад. Поэтому свинец-206 считают нераспадающимся самопроизвольно . стабильным изотопом, и если взять кусок урановой руды, она обязательно будет содержать свинец, образовавшийся в результате распада урана. Доля ядер свинца в руде как раз будет равна доле урана, который распался за время существования породы, содержащей урановую руду. В самых старых горных породах . ровесницах планеты Земля . ядер свинца и урана поровну. Значит, уран распался в них наполовину.

Период полураспада урана известен, отсюда можно определить и возраст нашей планеты. Он оказывается примерно равным 5 миллиардам лет. Если в породе на каждые 100 ядер урана приходится только 10 ядер свинца, то возраст породы составляет 770 млн. лет. Такой метод определения возраста пород и самой Земли считается одним из самых точных (хотя более прост и популярен радиоуглеродный метод измерения).

Счетчик, регистрирующий распад урана, преобразует энергию альфа-частиц в электрические сигналы-импульсы. Чем больше энергия альфа-частицы, тем больше импульс, который она вызывает. В процессе распада одного грамма урана-238 изредка появляются гигантские импульсы, в 50 раз больше обычных. Откуда они берутся? Оказывается, ядра урана порой самопроизвольно делятся примерно на две равные части . ядра-осколки. Массовое число каждого из них . около половины массового числа урана, а энергия в 50 раз больше энергии альфа-частицы. Это явление настолько редко и удивительно, что, когда оно впервые было обнаружено советскими физиками Флеровым Г.Н. и Петржаком К.А. в 1940 году, некоторые ученые не поверили в уже сделанное открытие. В таком процессе образуются сотни разных ядер. Полвека назад среди ядер . осколков самопроизвольного деления было обнаружено необыкновенное ядро гелия, в котором в три раза больше нейтронов, чем в обычном ядре. Это сверхтяжелый гелий-8.

Но на этом не заканчиваются изменения ядер урана. Каждый час в каждом грамме его образуется 12 ядер нептуния и плутония . элементов с атомными номерами 93 и 94. Вот как это происходит.

Среди частиц, летящих из космоса на Землю, есть нейтроны. Рождаются нейтроны также и при самопроизвольном делении урана. Ядра урана поглощают нейтроны, и получается уран с массовым числом 239. Такое ядро и превращается в плутоний и нептуний.

Почему же никогда не удавалось наблюдать распад ядер свинца? Дело в том, что скорость распада очень сильно зависит от энергии вылетающей альфа-частицы. Так, хотя энергия альфа-частицы распадающегося урана-238 всего в 2,5 раза больше энергии альфа-частицы, которая вылетает из свинца-206, скорость распада свинца меньше в 1025 раз, а среднее время жизни его ядра 1034 лет! Это означает, что за все время существования Земли из килограмма свинца-206 вылетела только одна альфа-частица!

Претерпевая изменения, ядра рассказывают ученым о себе. К примеру, среди потомков урана-238 есть и уран с массовым числом 234, по традиции этот уран называют ураном-II. Он, в свою очередь, переходит в торий-230, испуская при этом альфа-частицы. Когда у физиков не было приборов, регистрирующих энергию частиц с высокой точностью, считалось, что все альфа-частицы урана-II обладают одинаковой скоростью.

С повышением точности измерений выяснилось, что эти скорости различны. На каждую тысячу ядер гелия, испускаемых ураном-234, три вылетают со скоростью 14790 км/сек., 277 . со скоростью 14990 км/сек., а скорость остальных 720 ядер равна 15060 км/сек.

Если скорость альфа-частицы, покидающей ядро урана-II, меньше максимальной, то в образующемся ядре тория-230 остается избыток энергии, и он тем больше, чем меньше скорость вылетающей частицы. Этот избыток ядро тория получает в виде гамма-лучей.

Природные изотопы свинца считаются стабильными ядрами, - времена жизни их настолько велики, что наблюдать их распад невозможно. Но по-настоящему стабильные ядра существуют только в области массовых чисел, меньших 130. Начиная с этого массового числа альфа-распад невозможен. А если все же среди таких ядер изредка попадаются нестабильные (например, половина калия переходит в кальций за 1,3 млрд. лет), то их превращения происходят путем излучения бета-частиц . ядерных электронов.

Но есть ядра, распад которых не только нельзя наблюдать опытным путем, но и по теоретическим оценкам они не должны сами по себе превращаться в другие ядра. Так, ядра гелия-4 или простейшее ядро-протон самопроизвольно не распадаются. Если же они находятся в верхних слоях Земли, на них непрерывно обрушивается поток космических лучей, в который входят нейтроны, протоны, мезоны и даже такие тяжелые ядра, как ядра железа или урна. Эти частицы, попадая в любое ядро, меняют его структуру, ведь они летят с огромной скоростью!

Ядра из космоса не проникают глубоко в Землю. Они тормозятся ее веществом на небольшой глубине. Так может быть, в недрах Земли ядра неизменны? Однако есть частица в космосе, которая свободно проходит сквозь всю планету. Это нейтрино. Частица, почти не взаимодействующая с веществом. Поэтому нейтрино проникает на любую глубину, и ни одно ядро не защищено от потока этих частиц.

Посмотрим же, что происходит под действием нейтрино с ядрами, например с протоном. Оказывается возможной такая реакция: протон + нейтрино = нейтрон. Если протон не вступает в реакции с ядрами, потому что они отталкивают его (протон и ядра элементов имеют положительный электрический заряд, а одинаковые заряды отталкиваются), то свободный нейтрон очень активен. В среднем за 0,01 секунды после рождения образовавшийся нейтрон уже вступит в ядерную реакцию, и еще одно ядро испытает ядерное превращение. Нейтрино, как уже говорилось, слабо поглощается веществом, и за год во всей Земле только несколько граммов протонов превратятся в нейтроны. Это совсем немного, но за такой продолжительный период, как 1034 лет . время жизни свинца-206, каждое ядро вещества Земли 10 миллионов раз подверглось бы воздействию неуловимых частиц, конечно, при условии, что поток нейтрино, падающих на Землю, оставался бы неизменным. Возможно ли выполнение этого условия? Нет. Дело в том, что за 1034 лет произойдут процессы, которые кардинально перестроят нашу Галактику. Эти процессы связаны с ядерными превращениями, а значит, возникнут новые условия для изменений атомных ядер, новые источники космических частиц, потоков нейтрино.

А пока и в наши дни всюду - в горных породах, лежащих на огромной глубине под Землей, в раскаленном центре нашей планеты . атомные ядра непрерывно претерпевают изменения, живут своей особой жизнью.
Короткая ссылка на новость: http://federacia.ru/~Ta0zy


Уникальная возможность купить старинные книги недорого






















Вечерниее и коктейльные платья: выбери себе подарок!

     RSS-подписка на новости

Мы навсегда решили для вас проблему выбора подарков - посетите наш уникальный магазин антикварных книг



История России, крупные города России, русская литература, русское искусство, Конституция и законы Российской Федерации
самые свежие новости из столицы и российских городов - все это информационно-новостной портал "Федерация.Ру".
Перепечатка и цитирование материалов приветствуется при постановке активной ссылки на источник.
Контакты редакции: +7 (495) 725-89-27, info@adelanta.info