Տրիտիում - ինչ է դա: տրիտիումի զանգված։ Ատոմային միջուկների զանգվածային արատ. Կապի էներգիա

Քանի որ միջուկի նուկլեոնները կապված են միջուկային ուժերով, շատ էներգիա է պահանջվում միջուկը իր բաղադրիչ պրոտոնների և նեյտրոնների բաժանելու համար: Նույն էներգիան ազատվում է, երբ ազատ պրոտոններն ու նեյտրոնները միավորվում են՝ ձևավորելով միջուկ։ Այս էներգիան կոչվում է միջուկի կապող էներգիա: Ըստ Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության՝ էներգիան համապատասխանում է զանգվածին։ Հետևաբար, միջուկի զանգվածը պետք է փոքր լինի նրա բաղկացուցիչ ազատ պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածների գումարից։ Ազատ պրոտոնների և նեյտրոնների մնացած զանգվածների գումարի տարբերությունը, որից առաջացել է միջուկը և միջուկի զանգվածը կոչվում է. միջուկային զանգվածի արատ. Կապի էներգիան հետևյալն է. Ե sv = ԻՑ 2×D մ

Դ մմիջուկային զանգվածի թերությունն է։

Կապի էներգիան արտահայտվում է մեգաէլեկտրոնվոլտերով (MeV) (MeV=10 6 EV): Քանի որ ատոմային զանգվածի միավորը (a.m.u.) հավասար է 1,66 × 10 -27 կգ, մենք կարող ենք որոշել դրան համապատասխանող էներգիան.

Զանգվածային սպեկտրոգրաֆի միջոցով չափվել են բոլոր իզոտոպների զանգվածները, և զանգվածային թերության և կապող էներգիայի արժեքները հաշվարկվել են բոլոր միջուկների համար, որոնք օգտագործվում են միջուկային ռեակցիաները հաշվարկելու համար: Եթե ​​որոշ ռեակցիաներում ստացվում են միջուկներ և մասնիկներ, որոնց ընդհանուր զանգվածը պակաս է սկզբնական միջուկների և մասնիկների զանգվածից, ապա այդպիսի ռեակցիաներում էներգիա է արտազատվում. եթե ավելի շատ, ապա այն կլանվում է, և նման ռեակցիա ինքնաբերաբար չի առաջանա:

Եկեք կատարենք ռադիումի ռադոնի փոխակերպման միջուկային ռեակցիայի էներգիայի հաշվարկը. . Սկզբնական միջուկի կապակցման էներգիան 1731,6 ՄէՎ է, իսկ առաջացած միջուկների ընդհանուր կապի էներգիան 1708,2+28,3=176,5 ՄէՎ է և սկզբնական միջուկի միացման էներգիայից մեծ է 4,9 ՄէՎ-ով։ Հետևաբար, այս ռեակցիան արձակում է 4,9 ՄէՎ էներգիա, որը հիմնականում կազմում է կինետիկ էներգիա g-մասնիկներ.

Մեծ նշանակությունունի կապող էներգիա մեկ նուկլեոնի համար: Որքան մեծ է այն, այնքան ավելի ամուր է միջուկը: Առավել դիմացկուն միջին միջուկներ: Թեթև միջուկները քիչ են օգտագործում իրենց կապող էներգիաները: Ծանր միջուկները թուլանում են Կուլոնյան վանող ուժերով, որոնք, ի տարբերություն միջուկայինների, գործում են միջուկի բոլոր նուկլոնների միջև։ Այստեղից բխում է կարևոր եզրակացություն՝ միջին միջուկների ձևավորման ժամանակ էներգիա է ազատվում։ Դա կարող է լինել, երբ ծանր միջուկը բաժանվում է երկու միջին միջուկի միջուկային ռեակտորներկամ երկու թեթեւ միջուկից միջին միջուկի սինթեզում։ Սրանք ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում արևում և աստղերում:

25 ԲԱԺԻՆ ՆՊԱՏԱԿՆԵՐԸ

1. Ինչի է վերածվում թորիումի իզոտոպը, որի միջուկը ենթարկվում է երեք հաջորդական քայքայման:

Լուծում:

Երբ a-մասնիկ է արտանետվում, միջուկային լիցքը նվազում է 2 միավորով, իսկ զանգվածային թիվը՝ 4 միավորով, ինչը նշանակում է, որ երբ արտանետվում են 3 ա-մասնիկներ, միջուկային լիցքը նվազում է 2 × 3 = 6 միավորով, իսկ զանգվածը. համարը 4 × 3 = 12 միավորով և այնուհետև ստանում եք իզոտոպ ըստ աղյուսակի, մենք գտնում ենք, որ այն պոլոնիում է կամ

2. Երբ ազոտը ռմբակոծվում է նեյտրոններով, ձևավորվում է երկու իզոտոպ, որոնցից մեկը ջրածնի իզոտոպ է, որի տարրի իզոտոպը ձևավորվում է այս միջուկային ռեակցիայի ժամանակ:

IN այս դեպքըտեղի է ունենում միջուկային ռեակցիա՝ առաջացնելով անհայտ X իզոտոպ:

Միջուկային ռեակցիաներում նուկլեոնների և լիցքի քանակը պահպանվում է, ուստի ենթագրերի և վերնագրերի գումարը հաստատուն է։

Պարբերական աղյուսակի համաձայն մենք գտնում ենք, որ ածխածինը ստացվում է.

Այս կերպ:

3. Ավելացնել միջուկային ռեակցիա.

Մենք որոշում ենք, որ անհայտ մասնիկը ունի 1 լիցքի թիվ և 1 զանգված, ինչը նշանակում է, որ ջրածնի իզոտոպը, այսինքն. պրոտոն, այսինքն. մենք ունենք:

4. Գտե՛ք գիշերվա 1-ին համապատասխան էներգիա: Արտահայտեք այն MeV-ով:

Լուծում:

Ե \u003d մ գ 2

մ\u003d 1 ամու \u003d 1,66 × 10 -27 կգ

ԻՑ= 3 × 10 8 մ / վ

Ե\u003d 1,66 × 10 -27 × (3 × 10 8) 2 \u003d 14,94 × 10 -11 Ջ

1 EV = 1.6 × 10 -19 J

Այսպիսով, ժամը 1:00 համապատասխանում է 931 ՄԷՎ:

5. Հաշվե՛ք տրիտիումի միջուկի էներգիան, եթե պրոտոնի զանգվածը մ պ= 1,00814 ամու, նեյտրոնային զանգված m n= 1,00898 և տրիտիումի ատոմի զանգվածը ԲԱՅՑ= 3,01700 ամու

Տրված է.

մ պ= 1,00814 ամու

m n = 1,00898

A = 3.01700 ամ

__________________

Ե Սբ – ?

Լուծում:

Տրիտիումի միջուկը բաղկացած է մեկ պրոտոնից և երկու նեյտրոնից, որոնց ընդհանուր զանգվածը կազմում է. m p + 2m n = 1,00814 + 2 × 1,00898 = = 3,02610

Այսպիսով, զանգվածային թերությունը հետևյալն է.

Դ մ= 3,02610 - 3,01700 ամու = 0,00910 ամու

որովհետեւ 1 ամու - 931 ՄԷՎ; ապա Ե Սբ= 931×D մկամ

Ե Սբ= 931 × 0,00910 (MEV) = 8,5 MeV

Պատասխանել 8,5 ՄէՎ

6. Էներգիան ազատվում կամ կլանվում է ռեակցիայի մեջ.

Հնարավոր էր հաշվարկել յուրաքանչյուր միջուկի կապող էներգիան, բայց կարող եք նաև օգտագործել հատուկ աղյուսակ.

Միջուկների և մասնիկների ընդհանուր զանգվածը մինչև ռեակցիան՝ 39,2 + 28,3 = 67,5 ՄԷՎ

ռեակցիայից հետո՝ 64,7 + 0 = 64,7 ՄէՎ

Սա նշանակում է, որ էներգիան ներծծվում է նման ռեակցիայի մեջ՝ 67.5 - 64,7 = 2,8 ՄէՎ

7. Որոշեք ռեակցիայի էներգիան.

ռեակցիայից առաջ՝ 2,2 + 2,2 = 4,4 ՄԷՎ

ռեակցիայից հետո՝ 8,5 ՄէՎ

արձակված էներգիա՝ 8.5 - 4,4 = 4,1 ՄէՎ

8. Կան 4 գ ռադիոակտիվ կոբալտ: Քանի՞ գրամ կոբալտ է քայքայվում 216 օրվա ընթացքում, եթե դրա կիսատ կյանքը 72 օր է:

Տրված է.

մ 0 = 4 գ

տ= 216 օր

Տ= 72 օր

Դ մ – ?

Լուծում:

Քանի որ նյութի զանգվածն ուղիղ համեմատական ​​է ատոմների թվին, ապա. DN=N 0 -Ն;

Նշանակում է.

Սա նշանակում է՝ և

Պատասխանել 3,5 գ

9. Կա 8 կգ ռադիոակտիվ ցեզիում։ Որոշեք չքայքայված ցեզիումի զանգվածը 135 տարվա ռադիոակտիվ քայքայվելուց հետո, եթե դրա կիսատ կյանքը 27 տարի է:

Վերջերս մարդիկ հավատում էին, որ ատոմը անբաժանելի մասնիկ է: Ավելի ուշ պարզ դարձավ, որ այն բաղկացած է միջուկից և դրա շուրջ պտտվող էլեկտրոններից։ Միաժամանակ կենտրոնական մասը կրկին համարվում էր անբաժանելի և անբաժանելի։ Այսօր մենք գիտենք, որ այն կազմված է պրոտոններից և նեյտրոններից։ Ընդ որում, կախված վերջիններիս քանակից, նույն նյութը կարող է ունենալ մի քանի իզոտոպ։ Այսպիսով, տրիտումը նյութի համար է, ինչպե՞ս ստանալ և օգտագործել այն:

Տրիտիում - ինչ է դա:

Ջրածինը բնության ամենապարզ նյութն է։ Եթե ​​խոսենք նրա ամենատարածված ձևի մասին, որն ավելի մանրամասն կքննարկվի ստորև, ապա նրա ատոմը բաղկացած է միայն մեկ պրոտոնից և մեկ էլեկտրոնից։ Այնուամենայնիվ, այն կարող է ընդունել նաև «լրացուցիչ» մասնիկներ, որոնք որոշակիորեն փոխում են նրա հատկությունները։ Այսպիսով, տրիտիումի միջուկը բաղկացած է պրոտոնից և երկու նեյտրոնից։ Իսկ եթե պրոտիում, ապա ամենաշատը կա պարզ ձևջրածին - սա մի բան է, որը չես կարող ասել նրա «բարելավված» տարբերակի մասին, բնության մեջ այն հանդիպում է փոքր քանակությամբ.

Ջրածնի տրիտիում իզոտոպը (անունը գալիս է հունարեն «երրորդ» բառից) հայտնաբերվել է 1934 թվականին Ռադերֆորդի, Օլիֆանտի և Հարտեքի կողմից։ Եվ իրականում նրան շատ երկար ու դժվարությամբ էին փորձում գտնել։ 1932 թվականին դեյտերիումի և ծանր ջրի հայտնաբերումից անմիջապես հետո գիտնականները սկսեցին փնտրել այս իզոտոպը՝ մեծացնելով սովորական ջրածնի զգայունությունը։ Սակայն, չնայած ամեն ինչին, նրանց փորձերն ապարդյուն անցան. նույնիսկ ամենակենտրոնացված նմուշներում հնարավոր չէր նույնիսկ ակնարկ ստանալ մի նյութի առկայության մասին, որն ուղղակի պարտավոր էր գոյություն ունենալ։ Բայց ի վերջո որոնումը, այնուամենայնիվ, հաջողությամբ պսակվեց. Օլիֆանտը սինթեզեց տարրը Ռադերֆորդի լաբորատորիայի օգնությամբ։

Մի խոսքով, տրիտիումի սահմանումը հետևյալն է՝ ջրածնի ռադիոակտիվ իզոտոպ, որի միջուկը բաղկացած է պրոտոնից և երկու նեյտրոնից։ Այսպիսով, ի՞նչ է հայտնի նրա մասին:

Ջրածնի իզոտոպների մասին

Պարբերական աղյուսակի առաջին տարրը նաև տիեզերքի ամենատարածված տարրն է: Միաժամանակ բնության մեջ այն հանդիպում է իր երեք իզոտոպներից մեկի՝ պրոտիումի, դեյտերիումի կամ տրիտիումի տեսքով։ Առաջինի միջուկը բաղկացած է մեկ պրոտոնից, որն էլ տվել է իր անունը: Ի դեպ, սա միակ կայուն տարրն է, որը նեյտրոններ չունի։ Ջրածնի իզոտոպների շարքում հաջորդը դեյտերիումն է։ Նրա ատոմի միջուկը բաղկացած է պրոտոնից և նեյտրոնից, և անունը գալիս է հունարեն «երկրորդ» բառից։

Ջրածնի նույնիսկ ավելի ծանր իզոտոպներ՝ 4-ից 7 զանգվածային թվերով, նույնպես ստացվել են լաբորատորիայում, որոնց կես կյանքը սահմանափակվում է վայրկյանների կոտորակներով:

Հատկություններ

Տրիտիումի ատոմային զանգվածը մոտավորապես 3,02 ամու է։ e. m. Ըստ իրենց սեփական ֆիզիկական հատկություններայս նյութը գրեթե չի տարբերվում սովորական ջրածնից, այսինքն նորմալ պայմաններԹեթև, անգույն, անճաշակ և անհոտ գազ է՝ բարձր ջերմահաղորդականությամբ։ Մոտ -250 աստիճան ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​դառնում է թեթև և հոսող անգույն հեղուկ։ Այն շրջանակը, որի շրջանակներում այն ​​գտնվում է ագրեգացման այս վիճակում, բավականին նեղ է: Հալման ջերմաստիճանը մոտ 259 աստիճան է, որից ցածր ջրածինը դառնում է ձյան նման զանգված։ Բացի այդ, այս տարրը բավականին լուծելի է որոշ մետաղների մեջ:

Այնուամենայնիվ, կան որոշ տարբերություններ հատկությունների մեջ: Նախ, երրորդ իզոտոպը ավելի քիչ ռեակտիվ է, և երկրորդը, տրիտումը ռադիոակտիվ է և, հետևաբար, անկայուն: 12 տարեկանից մի փոքր ավելի է: Ռադիոլիզի գործընթացում այն ​​վերածվում է հելիումի երրորդ իզոտոպի՝ էլեկտրոնի և հականեյտրինոյի արտանետմամբ։

Անդորրագիր

Բնության մեջ տրիտումը հայտնաբերվում է փոքր քանակությամբ և առավել հաճախ ձևավորվում է վերին շերտերըմթնոլորտ տիեզերական մասնիկների և, օրինակ, ազոտի ատոմների բախման ժամանակ։ Այնուամենայնիվ, կա նաև արդյունաբերական մեթոդստանալով այս տարրը՝ լիթիում-6-ը նեյտրոններով ճառագայթելով

Տրիտիումի ծավալով սինթեզը, որի զանգվածը կազմում է մոտ 1 կիլոգրամ, արժե մոտ 30 մլն դոլար։

Օգտագործումը

Այսպիսով, մենք մի փոքր ավելին իմացանք տրիտիումի մասին՝ ինչ է այն և նրա հատկությունները: Բայց ինչու է դա անհրաժեշտ: Եկեք պարզենք մի փոքր ավելի ցածր: Ըստ որոշ տեղեկությունների՝ տրիտիումի համաշխարհային առևտրային կարիքը կազմում է տարեկան մոտ 500 գրամ, ևս 7 կիլոգրամ ուղղվում է ռազմական կարիքներին։

Ըստ Էներգետիկայի հետազոտությունների ամերիկյան ինստիտուտի և միջավայրը, 1955-1996 թվականներին ԱՄՆ-ում արտադրվել է 2,2 ցենտներ գերծանր ջրածին։ Իսկ 2003 թվականին այս տարրի ընդհանուր պաշարները կազմում էին մոտ 18 կիլոգրամ։ Ինչի՞ համար են դրանք օգտագործվում:

Նախ, տրիտումն անհրաժեշտ է միջուկային զենքի մարտունակությունը պահպանելու համար, որը հայտնի է, որ որոշ երկրներ դեռևս տիրապետում են: Երկրորդ, առանց դրա ջերմամիջուկային էներգիան անփոխարինելի է։ Տրիտիումը նույնպես օգտագործվում է որոշների մեջ գիտական ​​հետազոտություն, օրինակ, երկրաբանության մեջ այն օգտագործվում է բնական ջրերի թվագրման համար։ Մյուս նպատակը ժամացույցի հետին լույսի սնուցումն է: Բացի այդ, ներկայումս փորձարկումներ են իրականացվում ծայրահեղ ցածր հզորության ռադիոիզոտոպային գեներատորների ստեղծման համար, օրինակ՝ ինքնավար սենսորների սնուցման համար: Ակնկալվում է, որ այս դեպքում դրանց ծառայության ժամկետը կկազմի մոտ 20 տարի։ Նման գեներատորի արժեքը կկազմի մոտ հազար դոլար։

Ինչպես օրիգինալ հուշանվերներկան նաև առանցքային շղթաներ փոքր քանակությամբտրիտիում ներսում: Նրանք փայլ են արձակում և բավականին էկզոտիկ տեսք ունեն, հատկապես եթե գիտեք ներքին բովանդակության մասին։

Վտանգ

Տրիտիումը ռադիոակտիվ է, ինչը բացատրում է նրա որոշ հատկություններ և օգտագործում: Նրա կիսատ կյանքը մոտ 12 տարի է՝ արտադրելով հելիում-3՝ հականեյտրինոյի և էլեկտրոնի արտանետմամբ։ Այս ռեակցիայի ընթացքում 18,59 կՎտ էներգիա է ազատվում, և բետա մասնիկները տարածվում են օդում։ Սովորական մարդուն կարող է տարօրինակ թվալ, որ ռադիոակտիվ իզոտոպը օգտագործվում է, ասենք, ժամացույցների լուսավորության համար, քանի որ դա կարող է վտանգավոր լինել, չէ՞: Իրականում, տրիտիումը հազիվ թե վտանգ լինի մարդու առողջության համար, քանի որ քայքայման ընթացքում բետա մասնիկները տարածվում են առավելագույնը 6 միլիմետր և չեն կարողանում հաղթահարել ամենապարզ խոչընդոտները։ Այնուամենայնիվ, դա չի նշանակում, որ դրա հետ աշխատելը բացարձակապես անվտանգ է. սննդի, օդի կամ մաշկի միջոցով կլանումը կարող է հանգեցնել խնդիրների: Թեև շատ դեպքերում այն ​​հեշտությամբ և արագ հանվում է, դա միշտ չէ, որ այդպես է: Այսպիսով, տրիտիում - ինչ է դա ճառագայթման վտանգի տեսանկյունից:

Պաշտպանական միջոցառումներ

Չնայած ցածր էներգիաՏրիտիումի քայքայումը թույլ չի տալիս, որ ճառագայթումը լրջորեն տարածվի, այնպես որ բետա մասնիկները նույնիսկ չեն կարող թափանցել մաշկի մեջ, մի անտեսեք ձեր առողջությունը։ Այս իզոտոպի հետ աշխատելիս, իհարկե, կարելի է ոչ թե ճառագայթային պաշտպանության կոստյում օգտագործել, այլ տարրական կանոններ, ինչպիսիք են. փակ հագուստև վիրաբուժական ձեռնոցները պետք է պահպանվեն: Քանի որ տրիտիումը հիմնական վտանգ է ներկայացնում կուլ տալու միջոցով, կարևոր է դադարեցնել այն գործողությունները, որոնց դեպքում դա հնարավոր է դառնում: Հակառակ դեպքում անհանգստանալու բան չկա։

Այնուամենայնիվ, եթե նա մեծ քանակությամբմտնելով մարմնի հյուսվածքներ, կարող է զարգանալ սուր կամ քրոնիկ ճառագայթային հիվանդություն՝ կախված ազդեցության տևողությունից, դեղաչափից և կանոնավորությունից: Որոշ դեպքերում այս հիվանդությունը հաջողությամբ բուժվում է, սակայն լայնածավալ վնասվածքների դեպքում հնարավոր է մահացու ելք։

Ցանկացածում նորմալ մարմինկան տրիտիումի հետքեր, թեև դրանք բացարձակապես աննշան են և գրեթե չեն ազդում: Դե, լուսավոր ձեռքերով ժամացույցների սիրահարների համար դրա մակարդակը մի քանի անգամ ավելի բարձր է, չնայած այն դեռ համարվում է անվտանգ:

Սուպեր ծանր ջուր

Տրիտիումը, ինչպես սովորական ջրածինը, կարող է նոր նյութեր առաջացնել։ Մասնավորապես, այն ներառված է այսպես կոչված գերծանր (գերծանր) ջրի մոլեկուլում։ Այս նյութի հատկությունները շատ չեն տարբերվում յուրաքանչյուր մարդու համար սովորական H 2 O-ից: Չնայած այն հանգամանքին, որ տրիտիումի ջուրը կարող է նաև մասնակցել նյութափոխանակությանը, այն ունի բավականին բարձր թունավորություն և արտազատվում է տասնօրյա ժամկետում, որի ընթացքում հյուսվածքները. կարող է բավականին ստանալ բարձր աստիճանճառագայթում. Ու թեև այս նյութն ինքնին ավելի քիչ վտանգավոր է, այն ավելի վտանգավոր է օրգանիզմում գտնվելու ժամանակահատվածի պատճառով։

Բացարձակ ցանկացած քիմիականբաղկացած է պրոտոնների և նեյտրոնների որոշակի շարքից։ Նրանք միասին են պահվում այն ​​պատճառով, որ մասնիկի ներսում կա կապող էներգիա։ ատոմային միջուկ.

Միջուկային ներգրավման ուժերի բնորոշ հատկանիշը նրանց շատ բարձր հզորությունն է համեմատաբար փոքր հեռավորությունների վրա (մոտ 10 -13 սմ-ից): Քանի որ մասնիկների միջև հեռավորությունը մեծանում է, ատոմի ներսում ձգողական ուժերը նույնպես թուլանում են։

Պատճառաբանելով միջուկի ներսում կապող էներգիայի մասին

Եթե ​​պատկերացնում եք, որ կա պրոտոններն ու նեյտրոնները հերթով ատոմի միջուկից առանձնացնելու և դրանք այնպիսի հեռավորության վրա դասավորելու միջոց, որ ատոմի միջուկի կապող էներգիան դադարի գործել, ապա դա պետք է շատ ծանր աշխատանք լինի: Ատոմի միջուկից դրա բաղադրիչները հանելու համար պետք է փորձել հաղթահարել ներատոմային ուժերը։ Այս ջանքերը կուղղվեն ատոմը պարունակվող նուկլոնների բաժանելուն: Հետևաբար, կարելի է դատել, որ ատոմային միջուկի էներգիան ավելի փոքր է, քան այն մասնիկների էներգիան, որոնցից այն բաղկացած է։

Արդյո՞ք ենթաատոմային մասնիկների զանգվածը հավասար է ատոմի զանգվածին:

Արդեն 1919 թվականին հետազոտողները սովորեցին, թե ինչպես չափել ատոմային միջուկի զանգվածը: Ամենից հաճախ այն «կշռում են» հատուկ տեխնիկական սարքերի միջոցով, որոնք կոչվում են զանգվածային սպեկտրոմետրեր։ Նման սարքերի շահագործման սկզբունքն այն է, որ համեմատվում են տարբեր զանգվածներով մասնիկների շարժման բնութագրերը։ Ընդ որում, նման մասնիկներն ունեն նույն էլեկտրական լիցքերը։ Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այն մասնիկները, որոնք ունեն տարբեր ցուցանիշներզանգվածները շարժվում են տարբեր հետագծերով:

Ժամանակակից գիտնականները մեծ ճշգրտությամբ պարզել են բոլոր միջուկների զանգվածները, ինչպես նաև դրանք կազմող պրոտոններն ու նեյտրոնները։ Եթե ​​համեմատենք որոշակի միջուկի զանգվածը դրանում պարունակվող մասնիկների զանգվածների գումարի հետ, ապա կստացվի, որ յուրաքանչյուր դեպքում միջուկի զանգվածն ավելի մեծ կլինի, քան առանձին պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածը։ Այս տարբերությունը կկազմի մոտավորապես 1% ցանկացած քիմիական նյութի համար: Հետևաբար, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ատոմային միջուկի կապակցման էներգիան նրա հանգստի էներգիայի 1%-ն է։

Ներմիջուկային ուժերի հատկությունները

Նեյտրոնները, որոնք գտնվում են միջուկի ներսում, վանվում են միմյանցից Կուլոնյան ուժերով։ Այնուամենայնիվ, ատոմը չի քանդվում: Դրան նպաստում է ատոմի մասնիկների միջև գրավիչ ուժի առկայությունը: Այդպիսի ուժերը, որոնք ունեն ոչ էլեկտրական բնույթ, կոչվում են միջուկային։ Իսկ նեյտրոնների և պրոտոնների փոխազդեցությունը կոչվում է ուժեղ փոխազդեցություն։

Հակիրճ, միջուկային ուժերի հատկությունները հետևյալն են.

• սա լիցքավորման անկախություն է.
• գործողություն միայն կարճ հեռավորությունների վրա;
• ինչպես նաև հագեցվածությունը, որը վերաբերում է միայն որոշակի քանակությամբ նուկլոնների միմյանց մոտ պահելուն։

Ըստ էներգիայի պահպանման օրենքի՝ միջուկային մասնիկների միացման պահին էներգիան ազատվում է ճառագայթման տեսքով։

Ատոմային միջուկների միացման էներգիա. բանաձև

Վերոնշյալ հաշվարկների համար օգտագործվում է ընդհանուր ընդունված բանաձևը.

Ե Սբ=(Z m p +(A-Z) m n -MԻ) s²

Այստեղ տակ Ե Սբվերաբերում է միջուկի կապող էներգիային. -ից- լույսի արագություն; Զ- պրոտոնների քանակը; (Ա-Զ) նեյտրոնների թիվն է. մ պնշանակում է պրոտոնի զանգվածը; բայց m nնեյտրոնի զանգվածն է։ Մ ինշանակում է ատոմի միջուկի զանգվածը։

Տարբեր նյութերի միջուկների ներքին էներգիան

Միջուկի միացման էներգիան որոշելու համար օգտագործվում է նույն բանաձևը. Բանաձևով հաշվարկված կապի էներգիան, ինչպես նախկինում նշվեց, 1%-ից ոչ ավելի է ընդհանուր էներգիաատոմի կամ հանգստի էներգիա: Այնուամենայնիվ, ավելի ուշադիր ուսումնասիրելով, պարզվում է, որ այս թիվը բավականին ուժեղ տատանվում է նյութից նյութ: Եթե ​​փորձեք որոշել դրա ճշգրիտ արժեքները, ապա դրանք կտարբերվեն հատկապես այսպես կոչված թեթեւ միջուկների համար։

Օրինակ, ջրածնի ատոմի ներսում կապող էներգիան զրոյական է, քանի որ դրանում կա միայն մեկ պրոտոն: Հելիումի միջուկի կապակցման էներգիան կկազմի 0,74%: Տրիտիում կոչվող նյութի միջուկների համար այս թիվը կկազմի 0,27%: Թթվածինը ունի 0,85%: Միջուկներում, որտեղ կա մոտ վաթսուն նուկլոն, ատոմային կապի էներգիան կկազմի մոտ 0,92%: Ավելի մեծ զանգված ունեցող ատոմային միջուկների համար այս թիվը աստիճանաբար կնվազի մինչև 0,78%:

Հելիումի, տրիտիումի, թթվածնի կամ որևէ այլ նյութի միջուկի կապակցման էներգիան որոշելու համար օգտագործվում է նույն բանաձևը։

Պրոտոնների և նեյտրոնների տեսակները

Նման տարբերությունների հիմնական պատճառները կարելի է բացատրել. Գիտնականները պարզել են, որ բոլոր նուկլեոնները, որոնք պարունակվում են միջուկի ներսում, բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ մակերեսային և ներքին։ Ներքին նուկլեոններն այն նուկլեոններն են, որոնք բոլոր կողմերից շրջապատված են այլ պրոտոններով և նեյտրոններով։ Մակերեւութայինները դրանցով շրջապատված են միայն ներսից։

Ատոմային միջուկի կապակցման էներգիան ուժ է, որն ավելի ցայտուն է ներքին նուկլոնների համար։ Նման մի բան, ի դեպ, տեղի է ունենում տարբեր հեղուկների մակերեսային լարվածության դեպքում։

Քանի նուկլոն տեղավորվում է միջուկում

Պարզվել է, որ ներքին նուկլոնների թիվը հատկապես փոքր է այսպես կոչված թեթեւ միջուկներում։ Իսկ դրանցում, որոնք պատկանում են ամենաթեթևների կատեգորիային, գրեթե բոլոր նուկլեոնները համարվում են մակերեսային։ Ենթադրվում է, որ ատոմային միջուկի կապող էներգիան մի մեծություն է, որը պետք է մեծանա պրոտոնների և նեյտրոնների քանակի հետ։ Բայց նույնիսկ այս աճը չի կարող անվերջ շարունակվել։ ժամը որոշակի գումարնուկլոններ, և սա 50-ից 60-ն է, գործում է մեկ այլ ուժ՝ նրանց էլեկտրական վանումը: Այն տեղի է ունենում նույնիսկ անկախ միջուկի ներսում կապող էներգիայի առկայությունից:

Ատոմային միջուկի միացման էներգիան տարբեր նյութերօգտագործվում է գիտնականների կողմից միջուկային էներգիան ազատելու համար:

Շատ գիտնականների միշտ հետաքրքրել է այն հարցը, թե որտեղից է գալիս էներգիան, երբ ավելի թեթև միջուկները միաձուլվում են ծանր միջուկների: Իրականում, այս իրավիճակընման է ատոմային տրոհմանը: Թեթև միջուկների միաձուլման գործընթացում, ինչպես տեղի է ունենում ծանր միջուկների պառակտման ժամանակ, միշտ ձևավորվում են ավելի ամուր տիպի միջուկներ։ Դրանցում առկա բոլոր նուկլոնները թեթև միջուկներից «ստանալու» համար պահանջվում է ծախսել ավելի քիչ քանակությունէներգիա, քան այն, ինչ ազատվում է, երբ դրանք միավորվում են: Ճիշտ է նաև հակառակը. Փաստորեն, միաձուլման էներգիան, որն ընկնում է զանգվածի որոշակի միավորի վրա, կարող է ավելի մեծ լինել, քան տրոհման հատուկ էներգիան։

Գիտնականներ, ովքեր ուսումնասիրել են միջուկային տրոհման գործընթացները

Գործընթացը հայտնաբերել են գիտնականներ Հանը և Ստրասմանը 1938 թվականին։ Բեռլինի քիմիայի համալսարանի պատերի ներսում հետազոտողները հայտնաբերել են, որ երբ ուրանը ռմբակոծվում է այլ նեյտրոններով, այն վերածվում է ավելի թեթև տարրերի, որոնք կանգնած են պարբերական աղյուսակի մեջտեղում:

Գիտելիքների այս ոլորտի զարգացման գործում նշանակալի ներդրում է ունեցել նաև Լիզ Մեյթները, որին ժամանակին Հանը առաջարկել է միասին ուսումնասիրել ռադիոակտիվությունը։ Հանը Մեյթներին թույլ է տվել աշխատել միայն այն պայմանով, որ նա իր հետազոտությունն անցկացնի նկուղում և երբեք չբարձրանա վերին հարկերինչը խտրականության փաստ էր։ Այնուամենայնիվ, դա չխանգարեց նրան զգալի հաջողությունների հասնել ատոմային միջուկի ուսումնասիրության մեջ: