Исследования радиоактивного излучения показали, что существует три вида продуктов распада, обозначаемых греческими буквами α, β и γ.

При α – распаде из атомного ядра вылетает α-частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов, то есть ядро гелия , и возникает новое ядро . Данный вид превращения обусловлен сильным взаимодействием и свойственен тяжелым ядрам (А>80). При β-распаде из ядра вылетает электрон, новое ядро имеет то же массовое число, но порядковый номер на единицу больше исходного . Этот процесс интересен появлением в результате распада ядра частицы, в нем не содержащейся. Теорию β-распада создал итальянский ученый Ферми. Оказалось, что β-распад обусловлен взаимными превращениями протонов и нейтронов, вызванным слабым взаимодействием. Изучение закономерностей β-распада привело к гипотезе о существовании нейтральной частицы с нулевой массой – нейтрино, которая возникает одновременно с электроном. Экспериментально нейтрино было открыто в 1956 г. Для искусственных изотопов β-распад может протекать с возникновением античастицы электрона – позитрона; жесткое коротковолновое электромагнитное излучение, то есть поток фотонов большой энергии (γ- лучи) сопутствует двум выше упомянутым видам распада.

Радиоактивные изотопы широко применяются в современной науке и технике прежде всего потому, что каждый из них – «меченый» атом, местонахождение которого можно определить по его излучению. Кроме того, используется проникающая и ионизирующая способности радиоактивных излучений. Наряду с радиоактивностью, реакциями распада и синтеза к ядерным превращениям относятся и различные ядерные реакции, протекающие при взаимодействии ядра с элементарными частицами и другими ядрами. Таким образом, атомы одного элемента могут превращаться в атомы другого. Эти процессы происходят как самопроизвольно (радиоактивность), так и искусственным путем посредством различных ядерных реакций. Следует отметить, что в данных процессах всегда выполняются как фундаментальные законы сохранения, так и законы сохранения, специфичные для микромира.

Классификация элементарных частиц.

Нуклоны (протоны и нейтроны), электроны, нейтрино, фотоны являются элементарными частицами. Их элементарность заключается не в простоте или отсутствии структуры, а в том, что из них «построен» весь материальный мир и их невозможно разбить на более мелкие свободно существующие составляющие. К элементарным относится и множество других частиц –гипероны, мюоны и т.д., которые существуют в свободном состоянии, возникают при ядерных реакциях, доходят до нас в составе космических лучей, но более сложных структур (подобных атомам) не образуют. Элементарные частицы разнообразны по массе, заряду, времени жизни, другим специфическим параметрам, не свойственным макротелам. В настоящее время принята следующая их классификация.

Частицы, участвующие в сильном взаимодействии, образуют класс адронов. В него входят мезоны, обладающие целым спином, т.е. бозоны (например, пионы)и барионы, имеющие полуцелый спин, т.е. фермионы (например, нуклоны). Адроны участвуют в сильном, слабом, гравитационном и электромагнитном взаимодействиях. Согласно описанной выше модели, адроны имеют внутреннюю структуру и состоят из кварков. Все многообразие адронов (более трехсот) формируется комбинациями шести кварков (и шести антикварков), находящихся в различных квантовых состояниях. Мезоны строятся из двух кварков, барионы - из трех. Кварки нельзя выделить как свободные частицы, но именно они считаются мельчайшими структурными составляющими адронов.

Второй класс частиц – лептоны. Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии и в современых теориях считаются бесструктурными. К ним относятся также шесть частиц: электрон и электронное нейтрино, мюон и мюонное нейтрино, таон и таонное нейтрино. Соответственно для каждой из этих частиц существует античастица.

Третий класс составляют частицы – переносчики фундаментальных взаимодействий: глюоны, фотоны, промежуточные бозоны, гравитоны (последние экспериментально пока не обнаружены

⇐ Предыдущая 1 23