Типовой
Физика

Лекции

Контрольная

Курс

На главную

Сборник задач по ядерной физике

Вероятности распадов

Задача . Определить наиболее вероятные каналы распада ядра 12С, находящегося в возбужденном состоянии с энергией возбуждения 22 МэВ.

Поскольку энергия возбуждения ядра выше энергий отделения протона (15.96 МэВ) и энергии отделения нейтрона (18.72 МэВ) от этого ядра, оно будет распадаться по каналу сильного взаимодействия с вылетом нуклонов. Снятие возбуждения путем испускания gamma1.gif (63 bytes)- кванта высокой энергии (т.е. по электромагнитному взаимодействию) будет иметь значительно меньшую вероятность, чем распад с испусканием нуклонов (т.е. по сильному взаимодействию).

Помимо типа взаимодействий, вероятность распада определяется также 1) кинетической энергией излучаемых частиц и 2) моментами количества движения, уносимыми излучением.
Вероятность распада тем выше, чем больше энергия перехода. Влияние этого фактора на вероятность распада часто замаскировано влиянием второго фактора - т.е. уносимого излучением момента количества движения. Рассмотрим влияние этих факторов на примере бета-распада ядра 60Со.
    Схема бета-распада этого ядра приведена на схеме.

sem8_1.gif (724 bytes)

Возбужденные состояния ядра 60Ni представляют собой типичный спектр коллективных колебаний. Энергетический интервал между первым и основным состояниями близок к интервалу между первым и вторым состояниями. ( Следует отметить, что на рисунке не показаны уровни 0+ и 2+, расположенные очень близко к уровню 4+, поскольку эти уровни не играют роли в распаде ядра 60Со).
    Ядро 60Со может превращаться в ядро - изобар 60Ni путем beta-распада по нескольким энергетически возможным каналам: 1) в основное состояние конечного ядра, 2) в первое возбужденное состояние со спином 2+, 3) во второе возбужденное состояние 4+ ( или близко к нему расположенные 0+ или 2+ ). Энергетически наиболее выгоден первый канал, для которого сумма кинетических энергий, выделяющаяся в beta-распаде, максимальна. Однако в действительности практически 100% beta-переходов происходит по наименее энергетически выгодному пути - beta-распад ядра 60Со идет на второй возбужденный уровень 60Ni со спином 4+. Для понимания причины того, почему именно этот канал распада оказывается наиболее вероятным, рассмотрим закон сохранения момента количества движения для beta-распада ядра 60Со:

60Сoarrow.gif (70 bytes)60Ni + e- + e     
sem8_2.gif (261 bytes)

(4.19)

Практическое занятие № 4.

Тема: Теория атома водорода по Бору.

Цель занятия: Рассчитать характеристики траектории электрона в водородном атоме.

Время, отведённое на проведение занятия 2 часа.

Порядок проведения занятия:

повторить теоретический материал;

решить типовые задачи;

решить самостоятельно предложенные задачи.

Основные теоретические положения.

1) Постулаты Бора. 2) mvr = n, где n = 1,2,3…¥ - номер орбиты,

; m, v и r – масса, скорость, и радиус орбиты электрона.

 4) Формула Бальмера – Ридберга: ,

где n - частота фотона, R = 3,3×1015 Гц – постоянная Ридберга,

n – номер орбиты на которую переходит электрон,  m – номер орбиты, с которой переходит электрон.

5) Графическое преставление спектра энергии и спектра излучения.

 Рис. 4.1

Отметить:

Трудности с реальным соотношением энергий – график в верхней части слишком плотно заполнен уровнями.

Каждому переходу соответствует своя частота излучения.

Справочник