химический каталог




Образование химических элементов в космических телах

Автор А.К.Лаврухина, Г.М.Колесов

ческих элементов. Среди физиков все сильнее проявляется стремление к систематизации элементарных частиц и к сведению их числа к минимуму. Делаются попытки отыскать ту «перво-материю», из которой построены все частицы. Высказываются предположения, что некоторые из них являются самостоятельными частицами только в возбужденном состоянии или представляют собой комбинации других частиц.

1 В последнее время показано, что аннигиляция является основным свойством всех античастиц.

Изучение процессов взаимодействия быстрых частиц с атомными ядрами привело к выявлению структуры нуклонов—протонов и нейтронов. В опытах по рассеянию быстрых электронов ядрами водорода и дейтерия получено, что нуклон состоит из плотной «сердцевины» диаметром 2 • Ю-14 см и двух концентрических мезон-ных оболочек (рис. 6). Оказалось также, что у протона сердцевина содержит 12% полного заряда, внутренняя оболочка — 60 % и внешняя — 28 %. Такая структура нуклонов свидетельствует о том, что их взаимодействие в ядре может осуществляться путем обмена мезонами. Один нуклон испускает мезон, другой поглощает его. Взаимодействиями подобного рода, по-видимому, и обусловлены ядерные силы.

Рис. 6, Структура нуклона: 1 — «сердцевина.- нуклона; "1 - обо-Г.ОЧИ» из мезонов.

4- О ядерных реакциях

Под ядерными реакциями понимается взаимодействие различных частиц (нейтронов—о^1, протонов — р} дейтронов ?— d, а-частиц, многозарядных ионов, у-кванЕ{

тов и мезонов) с ядрами химических элементов, что приводит к изменению заряда или массового числа последних. В настоящее время изучено уже более тысячи различных ядерных' реакций. Основные их характеристики — порог и сечение - реакции.

Рис. 7. Зависимость потенциальной энергии ядра (U) от расстояния между ним и заряженной частицей (R). Стрелкой указано проникновение заряженной частицы с энергией Е, меньшей высоты потенциального барьера.

для протонов

Чтобы вызвать ядерные превращения, бомбардирующая частица должна прежде всего проникнуть в ядро мишени, преодолев потенциальный барьер, т. е. область с повышенной потенциальной энергией, которая разделяет области с более низкими энергиями. В ядре (рис. 7) потенциальный барьер образуется в результате наложения ядерных сил (выраженных участком MKDC) и кулоновского отталкивания (участок АВ). Высота этого участка, называемого кулоновским барьером, зависит от массового числа атома и природы бомбардирующих частиц. Она может быть определена по формулам:

для дейтронов

1 + А1*-Z

1,25 4- л'/з

(6)

(7>

и для альфа-частиц

где А — массовое число бомбардируемого ядра; Z — его порядковый номер. Так, для альфа-частиц высота кулоновского барьера в углероде составляет около 3 Мэв, в меди — 10 Мэв и в свинце— 22 Мэв. Нейтроны не имеют заряда, и поэтому для них не существует кулоновского барьера ядра. Они могут проникать в него при любых малых энергиях. Этим фактом объясняется большая эффективность ядерных реакций с нейтронами. Та минимальная энергия бомбардирующей частицы, ниже которой ядерная реакция уже не может протекать, называется порогом реакции. Обычно порог ядерных реакций с заряженными частицами составляет несколько мегаэлектронвольт.

Другой характеристикой ядерных реакций является величина их эффективного сечения, которая отражает вероятность протекания того или иного ядерного процесса. Если на тонкую мишень падает поток частиц Е с постоянной плотностью и в ней в единицу времени происходит п реакций, то эффективным сечением данной реакции, отнесенным на одно ядро, будет называться величина

« = ^- , (9)

щ

где q — число ядер в веществе облучаемой мишени;

г — число частиц на сантиметр квадратный в секунду;

о — имеет размерность площади.

Как уже отмечалось, величины радиусов атомных ядер лежат в пределах 10~13— 10~12 см, следовательно, площадь геометрического сечения ядер составляет примерно 10-25 — 10-24 см2. Величина, равная 10~24 см2, принята за единицу сечения ядерных реакций и называется барном, величина, в тысячу раз меньшая (10~27 см2), — миллибарном.

Величина эффективного сечения зависит главным образом от энергии и типа бомбардирующих частиц, а также от массового числа облучаемых ядер. Для заряженньгх частиц с энергией, превышающей энергию ку-лоновского барьера, сечение реакций все же меньше геометрического и составляет 0,1—0,01 барн.

Наибольшие сечения имеют реакции присоединения тепловых нейтронов •— (я, уЬреакцми. Для большинства элементов они равны геометрическим сечениям облученных ядер. Для некоторых изотопов бора, самария, кадмия, гадолиния и других элементов сечение значительно выше. Например, для гадолиния оно составляет 22 ООО барн. Наименьшие сечения для таких реакций имеют ядра, обладающие магическим числом нейтронов или протонов, например Са40(20 протонов, 20 нейтронов), Zr90 (40 протонов, 50 нейтронов), La539' (57 протонов, 82 нейтрона) и РЬ208 ( 82 протона и 126 нейтронов). Этот факт также свидетельствует о большой устойчивости таких ядер.

Многие ядерные реакции сопровождаются значительным выделением энерги

страница 8
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

Скачать книгу "Образование химических элементов в космических телах" (1.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
сколько стоит курс обучения пк
курсы бугалтерские в москве с дипломом стоимость
изготовление стеллажей по индивидуальным размерам
Кликай, преобретай выгодней со скидкой по промокоду "Галактика" в KNS - коммутатор с доставкой по Москве и другим городам России.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)