27 Лекция. Радиоактивті сәуле шығару және олардың түрлері. Радиоактивті ыдырау заңы.

27.1. Радиоактивтік

27.2. Радиоактивтік сәулелер және олардың қасиеттері.

27.3. Радиоактивтік ыдырау заңы

27.4. Ядролардың белсенділігі.

Радиоактивті сәуле шығару және олардың түрлері. Радиоактивті ыдырау заңы.

Радиоактивтік құбылыста бір ядролар екінші ядроларға түрленіп, сол кезде кейбір бөлшектер шығарылады. Табиғатта орнықсыз изотоптардың табиғи радиоактивтігін және ядролық реакциялар нәтижесінде алынған жасанды радиоактивтікті ажырату керек. Радиоактивті сәулелердің негізгі түрлері α-, β- және γ-сәулелері. Альфа-сәулесі- гелий ядросының ағыны, α-бөлшегінің заряды +2е, массасы ₂Не⁴ ядросының массасымен бірдей. Бұл сәуленің иондаушы мүмкіндігі өте жоғары да, өткіш қабілеттілігі (бір парақ қағазбен тоқтатуға болады) шамалы.

Бета-сәулесі- шапшаң электрондар ағыны, оның α-бөлшегімен салыстырғанда иондаушы қабілеттілігі шамалы (~ 2 дәреже), бірақ өткіш қабілеттілігі α-бөлшегінен басыңқы келеді.

Гамма-сәулесі – қысқа толқынды электромагниттік сәуле, толқын ұзындықтары λ< 10^-10 м, негізінде, бөлшектер ағыны (γ-кванттар немесе фотондар), электр және магнит өрістерінде ауытқымайды және иондаушы қабілеттілігі нашарлау, бірақ өткіш қабілеттілігі өте жоғары (қалыңдығы 5 см қорғасыннан өтіп кетеді).

Радиоактивті ыдырау теориясы ядролар бір-бірінен тәуелсіз радиоактивті түрленеді деген болжамға негізделген. Онда аз уақыт мөлшерінде dt ыдырайтын ядролар саны dN, бар ядролар санына N және уақытқа dt пропорционал: ,

λ – берілген радиоактивті затқа тән тұрақты, радиоактивті ыдырау тұрақтысы деп аталады.

Интегралдағаннан кейін радиоактивті ыдырау заңын аламыз , N₀ – ыдырамаған ядролардың бастапқы саны, N – t уақыт моментіндегі ыдырамаған ядролар саны. (14.2) заңын былай түсінуге болады: ыдырамаған ядролар саны уақыт бойынша экспоненталық заңмен азаяды.t уақыт ішінде ыдыраған ядролар саны келесі өрнектен табылады

(27.1)

Бастапқы ядролар саны екі есе азаятын уақытты жартылай ыдырау периоды Т деп атайды, оны келесі шарттан табуға болады , осыдан

. (27.2)

Радиоактивті ядроның орташа өмір сүру τ уақыты λ және Т шамаларымен байланысты:

. (27.3)

Сонымен, орташа өмір сүру τ уақыты радиоактивті ыдырау тұрақтысына кері шама.

Нуклидтің, яғни, басқалардан А және Z мәндері бөлек ядролардың активтілігі деп, 1 секунд ішінде ыдыраған ядролар санын айтады:

. (27.4)

Белсенділіктің АХ жүйесіндегі өлшем бірлігі- беккерель (Бк), 1 с ішінде бір ыдырау болатынын көрсетеді. Ядролық физикада системадан тыс өлшем бірлігі пайдаланылады, ол- кюри (Ки): 1 Ки = 3,7.10¹⁰ Бк.

28 Лекция. Ығысу ережелері. Мессбауэр эффектісі.

28.1. Альфа, бета-ыдыраулар үшін ығысу ережелері.

28.2. Ығысу ережелерінің қолданылуы.

28.3. гамма сәуленің резонанстық жұтылуы.

Ядролардың ыдырауы ығысу ережесімен іске асады, ол бойынша ыдыраудың нәтижесінде қандай ядро пайда болатынын көрсетеді:

α-ыдырауы үшін:

_ZX^A → _Z-2Y^A-4 + ₂He⁴. (28.1)

β- ыдырауы үшін:

_ZX^A → _Z+1Y^A + _-1e ⁰. (28.2)

Ығысу ережесі электрлік заряд пен массалық санның сақталу заңдарының салдары.

Сәуле дозасының қуаты-сәуле дозасының сәулелену уақытына қатынасына тең шама. Оның түрлері: жұтылған доза қуаты (Гр/с); 2) экспозициялық доза қуаты (А/кг).

Қатты денеде байланысқан атом ядроларының дененің ішкі энергиясының өзгерісін туғызбайтын кванттарды серпімді шығаруын (жұтуын) Мёссбауэр эффектісі деп аталады. Мұнда тебілудің импульсі мен энергиясы квантты шығарған бір ядроға емес бүкіл торға тұтас беріледі. Ал кристалдың массасы жек ядро массасынан әлдеқайда үлкен. Сондықтан тебілу энергисының шығыны аз болады да, тебілу серпімді болады.

Мёссбауэр эффектісі ғылым мен техникада әр текті өлшеулер жүргізудің нәзік «аспабы» болып табылады.