Радиоактивный распад

Ядро, испытывающее радиоактивный распад, и ядро, возникающее в результате этого распада, называют соответственно материнским и дочерним ядрами.

Схема радиоактивного распада

Радиоактивный распад урана

Радиоактивность калий-40

Отто Ган
(1879-1968)
Фриц Штрассман
1902-1980
Отто Роберт Фриш
1904-1979
Лиза Мейтнер
1878-1968
Открыто в 1938 г. немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом.
Истолкование было дано в начале 1939 г.
английским физиком О. Фришем совместно с австрийским физиком
Л. Мейтнер.

Масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении.
Выделение энергии, эквивалентной уменьшению массы покоя, сопровождающему деление.
Полная масса сохраняется, так как масса движущихся с большой скоростью осколков превышает их массу покоя.
Возможно деление ядра.

График зависимости удельной энергии связи от массового числа.
Удельная энергия связи ядер атомов, занимающих в периодической системе последние места (А около 200), примерно на 1 МэВ/нуклон меньше удельной энергии связи в ядрах элементов, находящихся в середине периодической системы (А около 100).
Система после деления переходит в состояние с минимальной внутренней энергией, так как чем больше энергия связи ядра, тем большая энергия должна выделяться при образовании ядра и тем меньше внутренняя энергия образовавшейся вновь системы.
Процесс деления тяжелых ядер на ядра элементов средней части периодической системы является «энергетически выгодным».

Вынужденное деление на основе капельной модели ядра:
Ядро (простейшая модель) представляется в виде сферы с электрическим зарядом, равномерно распределенным по всему объему.
Когда ядро 235U поглощает нейтрон, приобретенная энергия идет на
либо на возбуждение нуклонов сферического ядра
либо на его деформацию (нуклоны не возбуждены).
Ядро удлиняется до седловидной точки
(сила отталкивания между зарядами а концах вытянутого ядра становится больше чем притягивающая ядерная сила).
Ядро делится на два осколка.
Механизм деления ядра.

За счет электростатических сил отталкивания осколки разлетаются со скоростью
(превращение энергии деления примерно 200МэВ в кинетическую энергию осколков ядра примерно 168 МэВ).
Эти осколки неравной массы, сильно радиоактивны, так как содержат избыточное количество нейтронов.
В результате серии последовательных β-распадов получаются стабильные изотопы.
Осколки приобретают форму сферы.
Избыточная энергия уносится нейтронами и γ-лучами.
Тяжелые ядра делятся намного чаще легких: чем больше протонов в ядре, тем больше силы отталкивания между концами деформированного ядра, меньше требуется дополнительной энергии.
Ядро урана может делится спонтанно (самопроизвольно). Открыто советскими физиками Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком в 1940 году. Период полураспада =1016 лет.
Георгий Николаевич Флеров
1913–1990
Константин Антонович Петржак
1907 - 1998