Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

КВАНТОВА ФІЗИКА. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

3. АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО

3.3. ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ВИХІД ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ

3.3.1. ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ

Ядерна реакція — це перетворення атомного ядра у ході взаємодії з іншим ядром або елементарною частинкою.

Ядерні реакції протікають таким чином: ядро захоплює частинку (або інше ядро), поглинає їхню енергію, переходить у нестійкий стан та розпадається.

• Під час ядерних реакцій виконуються такі закони збереження:

• закон збереження електричного заряду;

• закон збереження кількості нуклонів;

• закон збереження енергії;

• закон збереження імпульсу.

Першу ядерну реакцію здійснив Е. Резерфорд (1919 р.). Бомбардуючи а- частинками ядра атома Нітрогену, він отримав протони (ядра атому Гідрогену):

+ + .

3.3.2. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ВИХІД ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ

Енергія виходу ядерної реакції — енергія, яка виділяється або поглинається під час реакції.

Е_вих = ∆m ∙ с²,

де Е_вих - енергія виходу ядерної реакції ([Е_вих ] = Дж), ∆m — дефект маси ядерної реакції ([∆n] = кг), с — швидкість поширення світла у вакуумі.

Якщо [∆m] = а. о. м, то Е_вих = ∆m ∙ k ,

де k = 931,5 МеВ/а. о. м, [E_вих] = МеВ.

Дефект маси ядерної реакції — це різниця між сумою мас частинок до реакції (m₁) та сумою мас частинок після реакції (m₂):

∆m = m₁ - m₂.

♦ Якщо Am > 0, то реакція протікає з виділенням енергії — екзотермічна реакція, якщо ∆m < 0, то реакція протікає з поглинанням енергії — ендотермічна реакція.

♦ Енергію виходу ядерної реакції можна обчислити через енергію зв'язку ядер:

E_вих = Е_зв1 - Е_зв2,

де Е_зв1 — сумарна енергія зв'язку ядер, які вступають в реакцію, Е_зв2— сумарна енергія зв'язку ядер-продуктів реакції.