13. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

13.1. Элементы физики атомного ядра

• Массовое число ядра (число нуклонов в ядре)

A = Z + N,
где Z– зарядовое число (число протонов); N– число нейтронов.

• Обозначение ядра    .
• Изотопы – ядра с одинаковыми Z, но разными N или A.
• Радиус ядра с массовым числом A 

.

• Дефект массы ядра     ,

где ,  и  - соответственно массы протона, нейтрона и ядра.
Если взять не массу ядра  , а массу атома (изотопа) m и вместо массы протона массу атома

водорода , то
.

• Энергия связи и удельная энергия связи

, .

Закон радиоактивного распада

 ,
где dN- число ядер, распадающихся за время dt; N- число ядер, не распавшихся к моменту

времени t; - число ядер в начальный момент времени (t = 0)

• Период полураспада (время, за которое число ядер уменьшается вдвое)

.

• Активность    радиоактивного изотопа

 .

• Правила смещения для a – распада

.

• Правила смещения для ? – – распада

,

• Правила смещения для ? + – распада

,
где - нейтрино.

• Правила смещения для K-захвата (электрона)

.

• Энергетический эффект ядерной реакции (в МэВ)

,
где сумма масс (в а.е.м.) исходных реагентов,  сумма масс (в а.е.м.)

продуктов реакции.

• Основные дозиметрические величины
•  Поглощенная доза излучения , где -поглощённая энергия,
• m-масса облучаемого тела;
•  Экспозиционная доза (1р = 2,58•10-4 Кл/кг), где q- сумма зарядов,
• возникающих при ионизации сухого воздуха, m- масса облучаемого воздуха;
•  Биологический эквивалент рентгена (1 бэр = 10-9 Дж/кг);
•  Мощность дозы излучения   или

Для всех типов взаимодействия элементарных частиц выполняются все законы сохранения [энергии, импульса, момента импульса, зарядов (электрического, лептонного, барионного)].
Кроме этого для процессов, обусловленных сильным взаимодействием сохраняются изоспин, странность и чётность.

Пример 1. Реакция распада протона по схеме  невозможна. Это является следствием невыполнения закона сохранения лептонного заряда, т.к. (см. таблицу) лептонный заряд протона равен 0, а лептонные заряды позитрона, электронного и мюонного нейтрино равны +1.

Пример 2. На рисунке показана кварковая диаграмма распада K - мезона.

Эта диаграмма соответствует реакции… . Так как из таблицы следует, что кварковый состав ud соответствует h- мезону, а  – h0-мезону.