1. 8Be изотоп үүсэх хэд хэдэн цөмийн урвалыг жагсаа.

2. 16 O(n,α) 13 С урвал явагдахын тулд лабораторийн системийн Tmin-ийн хамгийн бага кинетик энерги нь нейтрон байх ёстой вэ?

3. Урвал 6 Li(d,α) 4 Тэр эндотермик эсвэл экзотермик уу? MeV дахь бөөмийн тусгай холболтын энерги өгөгдсөн: ε(d) = 1.11; ε() = 7.08; ε(6 Li) = 5.33.

4. 12 С-ийн фото задралын урвалын T нүх сүвний босгыг тодорхойлно.

1. γ + 12 C → 11 C + n
2. γ + 12 C → 11 V + r
3. γ + 14 C → 12 C + n + n

5. Урвалын босгыг тодорхойлно уу: 7 Li(p,α) 4 He ба 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. p + d → p + p + n урвал явагдахын тулд протон ямар хамгийн бага энергитэй байх ёстойг тодорхойл. Илүүдэл массыг өгдөг. Δ(1 H) = 7.289 МэВ, Δ (2 H) = 13.136 МэВ,
Δ(n) = 8.071 МэВ.

7. Хариултууд боломжтой юу:

1. α + 7 Li → 10 B + n;
2. α + 12 C → 14 N + d

Т = 10 МэВ кинетик энергитэй α-бөөмийн нөлөөн дор?

8. Дараах тохиолдолд X бөөмсийг тодорхойлж, Q урвалын энергийг тооцоол.

1. 35 Cl + X→ 32 S + α;	4. 23 Na + p→ 20 Ne + X;
2. 10 B + X→ 7 Li + α;	5. 23 Na + d→ 24 Mg + X;
3. 7 Li + X → 7 Be + n;	6. 23 Na + d→ 24 Na + X.

9. 10 В цөмд уян хатан бус тархалтын үр дүнд Eexc = 1.75 МэВ энергитэй төлөвийг өдөөхийн тулд дейтерон хамгийн бага Tmin энергитэй байх ёстой вэ?

10. Урвалын босгыг тооцоолно уу: 14 N + α→ 17 O + p, хоёр тохиолдолд, хэрэв тохиолдох бөөмс нь:
1) α-бөөм,
2) 14 Н цөм Урвалын энерги Q = 1.18 МэВ. Үр дүнг тайлбарла.

1. d(p,γ) 3 He;	5. 32 S(γ,p) 31 P;
2. d(d, 3 He)n;	6. 32 (γ, n) 31 S;
3. 7 Li(p,n) 7 Be;	7. 32 S(γ,α) 28 Si;
4. 3 He(α,γ) 7 Be;	8. 4 He(α,p) 7 Li;

12. 1) 7 Ли-ийн зорилтот 10 МэВ энергитэй протонуудын нөлөөгөөр урвалын үр дүнд ямар цөм үүсч болох вэ; 2) Устөрөгчийн бай дээр 10 МэВ энергитэй 7 Li цөм?

13. 7 LI цөм нь удаан нейтроныг барьж, γ-квант ялгаруулдаг. γ-квантын энерги гэж юу вэ?

14. 12 C(n,α) 9 Be урвалын нейтроны энергийн босго утгад үүссэн 9 Be цөмийн кинетик энергийг лабораторийн системд тодорхойлно.

15. Байгалийн борын байг цацрагаар цацах үед хагас задралын хугацаа 20.4 минут 0.024 секундын цацраг идэвхт изотопууд ажиглагдсан. Ямар изотопууд үүссэн бэ? Эдгээр изотопууд үүсэхэд ямар урвал нөлөөлсөн бэ?

16. Байгалийн борын байг протоноор бөмбөгддөг. Цацрага дууссаны дараа бөөмс илрүүлэгч 100 Bq-ийн идэвхжилийг бүртгэсэн. 40 минутын дараа дээжийн идэвхжил ~25 Bq болж буурчээ. Үйл ажиллагааны эх үүсвэр юу вэ? Ямар цөмийн урвал явагдаж байна вэ?

17. Т = 10 МэВ кинетик энергитэй α бөөм нь 12 С цөмтэй уян харимхай мөргөлддөг. Мөргөлдөөний дараа 12 C T C цөм.

18. Урвалын үед үүссэн 7 Be цөмийн хамгийн их ба хамгийн бага энергийг тодорхойл
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1.65 МэВ) эрчим хүчний T p = 5 МэВ хурдасгасан протоны нөлөөн дор.

19. -Э exc = 4.44 МэВ энергитэй 12 С цөмийн төлөвийг өдөөх үед уян харимхай бус тархалтын урвалын үр дүнд θ уян харимхай = 30 0 өнцгөөр ялгарч буй хэсгүүд нь ижил дээр уян харимхай тархсан хэсгүүдтэй ижил энергитэй морины хүчтэй байна. цөм α- θ өнцгийн хэсгүүдийн хяналт = 45 0. Зорилтот дээр унах α-бөөмийн энергийг тодорхойл.

20. T = 5 МэВ энергитэй α-Бөөмс нь суурин 7 Li цөмтэй харилцан үйлчилдэг. 7 Li(α,n) 10 В нейтрон p α ба 10 B p Be цөмийн урвалын үр дүнд үүссэн S.C.I дахь импульсийн хэмжээг тодорхойл.

21. 32 S(α,p) 35 Cl урвалыг ашиглан 35 Кл (1.219; 1.763; 2.646; 2.694; 3.003; 3.163 МэВ)-ийн нам дор байрлах өдөөгдсөн төлөвийг судална. Эдгээр төлөвүүдийн аль нь 5.0 МэВ энергитэй α-бөөмийн цацраг өдөөх вэ? Э = 5.0 МэВ үед 0 0 ба 90 0 өнцгөөр энэ урвалд ажиглагдсан протоны энергийг тодорхойлно уу.

22. Импульсийн диаграммыг ашиглан өнцгийн хоорондын хамаарлыг hp-ээр олж авна. ба s.c.i.

23. Т а = 5 МэВ кинетик энергитэй протон 1 H цөмд хүрч, түүн дээр уян харимхай тархсан байна. Хэрэв протоны тархалтын өнцөг θ b = 30 0 бол ухрах цөмийн 1 N-ийн T B энерги ба θ B тархалтын өнцгийг тодорхойл.

24. t(d,n)α урвал нь нейтрон үүсгэхэд өргөн хэрэглэгддэг. T d = 0.2 МэВ энерги хүртэл хурдассан дейтеронуудыг ашиглан нейтрон үүсгэгчийн 90 0 өнцгөөр ялгарах T n нейтроны энергийг тодорхойл.

25. Нейтрон үүсгэхийн тулд 7 Li(p,n) 7 Be урвалыг ашигладаг. Протоны энерги T p = 5 МэВ. Туршилтанд T n = 1.75 МэВ энергитэй нейтрон шаардлагатай. Ийм энергитэй нейтронууд протоны цацрагийн чиглэлтэй харьцуулахад ямар θ n өнцгөөр ялгарах вэ? Хэрэв байгаасаа 10 см зайд байрлах 1 см-ийн коллиматор ашиглан тусгаарлагдсан нейтроны энергийн тархалт ΔT ямар байх вэ.

26. 27 Al(,t) 28 Si урвалд үүссэн тритиум l t-ийн орбитын момент α бөөмийн l α = 0 байвал тодорхойл.

27. Протоны ямар харьцангуй тойрог замын өнцгийн импульс үед p + 7 Li → 8 Be * → α + α цөмийн урвал явагдах боломжтой вэ?

28. 12 C(,p) 11 В урвалд ямар тойрог замын моментоор l p протон ялгарч болох вэ, хэрэв: 1) үндсэн төлөвт эцсийн цөм үүсч, E2 фотон шингээгдсэн; 2) эцсийн цөм нь 1/2 + төлөвт үүсдэг ба M1 фотоныг шингээдэг; 3) үндсэн төлөвт эцсийн цөм үүсч, E1 фотон шингэсэн үү?

29. Цөмд -квант шингэсэний үр дүнд орбитын импульс l n = 2 байх нейтрон ялгардаг бол эцсийн цөм үндсэн төлөвт үүссэн бол -квантын олон туйлтыг тодорхойл.

30. 12 С цөм нь γ-квантыг шингээж, үүний үр дүнд орбитын импульс l = 1 протон ялгардаг бол эцсийн цөм үндсэн төлөвт үүссэн бол шингээгдсэн γ-квантын олон туйлтыг тодорхойлно уу?

31. Нейтроны тойрог замын импульс l n = 0 бол пикап урвалын 15 N(n,d) 14 С дахь дейтероны l d-ийн тойрог замын импульсийг тодорхойл.

33. 40 Ca цөм нь E1 γ-квантыг шингээдэг. Ямар нэг бөөмсийн шилжилт боломжтой вэ?

34. 12 С цөм нь E1 γ-квантыг шингээдэг. Ямар нэг бөөмсийн шилжилт боломжтой вэ?

35. 10 В-ийн цөм дээр дейтронуудын уян хатан бус тархалтын урвалд J P = 2 + , I = 1 шинж чанартай төлөвийг өдөөх боломжтой юу?

36. 238 U цөмийн Кулоны талбарт 3 МэВ энергитэй бөөмийн тархалтын хөндлөн огтлолыг 150 0-ээс 170 0 хүртэлх өнцгийн мужид тооцоол.

37. d = 0.1 мм зузаантай алтан хавтан нь N 0 = 10 3 ширхэг/с эрчимтэй α-бөөмийн цацрагаар цацагдана. -Бөөмийн кинетик энерги T = 5 МэВ. = 170 0 өнцгөөр байрлах детектор руу секундэд хатуу өнцгийн нэгж тутамд хэдэн α-бөөм унадаг вэ? Алтны нягт ρ = 19.3 г/см3.

38. δ = 1 мг/см 2 зузаантай зэс тугалган цаасан дээр T = 10 МэВ энергитэй α-бөөмөөс бүрдсэн туяа перпендикуляр унана. = 30 өнцгөөр тархсан бөөмсийг байнаас l = 20 см зайд байрлах S = 1 см 2 талбайтай детектороор илрүүлдэг. Детектор нийт тархсан α бөөмсийн хэдэн хувийг бүртгэх вэ?

39. Урвалыг судлахдаа 27 Al(p,d) 26 Al 27 Al(p,d) энергитэй протоны нөлөөгөөр θ d = 90 өнцгөөр хэмжсэн дейтоны спектр дэх T p = 62 МэВ энергитэй хатуу өнцгийн мэдрэгч ашиглан.
dΩ = 2·10 -4 sr, T d = 45.3 энергитэй оргилууд ажиглагдсан; 44.32; 40.91 МэВ. δ = 5 мг/см2 зузаантай бай руу q = 2.19 мК протоны нийт цэнэг туссан үед эдгээр оргилууд дахь N тооллын тоо тус бүр 5180, 1100, 4570 байв. Энэ урвалд өдөөх нь ажиглагдсан 26 Al цөмийн түвшний энергийг тодорхойл. Эдгээр процессуудын dσ/dΩ дифференциал хөндлөн огтлолыг тооцоол.

40. 18 МэВ-тэй тэнцэх γ квантын энергийн үндсэн төлөвт эцсийн 31 P цөм үүсэх 32 S(γ,p) 31 P урвалын салшгүй огтлол нь 4 mb байна. Урвуу урвалын салшгүй огтлолын утгыг тооцоолно уу 31 P(p,γ) 32 S, 32 S(γ,p) 31 P урвалын адил 32 S цөмийн өдөөх энергид харгалзах. Энэ өдөөлт нь үндсэн төлөвт шилжих γ-ийн улмаас арилдаг.

41. 55 Mn зузаантай d = 0.1 см зузаантай хавтанг t үйлдэл = 15 минутын турш цацрагаар цацсан J нейтроны цацрагийн эрчмийг тооцоол, хэрэв цацраг дууссанаас хойш t хөргөх = 150 минутын дараа түүний идэвхжил I 2100 Бк байна. 56 Mn хагас задралын хугацаа 2.58 цаг, идэвхжүүлэх хөндлөн огтлол σ = 0.48 b, ялтсан бодисын нягт ρ = 7.42 г/см3 байна.

42. Дифференциал урвалын хөндлөн огтлол dσ/dΩ 90 0 өнцгөөр 10 mb/sr байна. Дифференциал хөндлөн огтлолын өнцгийн хамаарал 1+2sinθ хэлбэртэй байвал интеграл огтлолын утгыг тооцоол.

43. Удаан (T n 1 keV) нейтронуудын цөм дээр тархах нь изотроп юм. Энэ баримтыг хэрхэн тайлбарлаж болох вэ?

44. Т=7 МэВ энергитэй α бөөмийг хөдөлгөөнгүй 10 В-ын цөмд барихад үүссэн нийлмэл цөмийн өдөөх энергийг тодорхойл.

45. 27 Al (α,р) 30 Si урвалын хөндлөн огтлолд α-бөөмийн энергид максимум ажиглагдаж байна T 3.95; 4.84 ба 6.57 МэВ. Хөндлөн огтлолын максимумд тохирох нийлмэл цөмийн өдөөх энергийг тодорхойлно.

46. 112 Sn цөмд Тр = 2 МэВ протонууд ямар тойрог замын импульсээр тархаж болох вэ?

47. Алтны цөмтэй T n = 1 эВ кинетик энергитэй нейтроны харилцан үйлчлэлийн үед нийлмэл цөм үүсэх хөндлөн огтлолыг тооцоол 197 Au.

48. 197 Au алтны цөмтэй T n = 30 МэВ кинетик энергитэй нейтронуудын харилцан үйлчлэлийн үед нийлмэл цөм үүсэх хөндлөн огтлолыг тооцоол.

Онол:Цөмийн урвалууд нь масс ба цэнэгийн хадгалалтын хуулиудад захирагддаг.
Урвалын өмнөх нийт масс нь урвалын дараах нийт масстай тэнцүү, урвалын өмнөх нийт цэнэг нь урвалын дараах нийт цэнэгтэй тэнцүү байна.
Жишээлбэл:
Изотопууд нь атомын цөмийн массаараа ялгаатай өгөгдсөн химийн элементийн сортууд юм. тэдгээр. Массын тоо өөр боловч цэнэгийн тоо ижил байна.

Зурагт уран-238-ыг хар тугалга-206 болгон хувиргах гинжийг харуулав. Зураг дээрх өгөгдлийг ашиглан санал болгож буй мэдэгдлийн жагсаалтаас хоёр зөвийг сонгоно уу. Тэдний тоог заана уу.

1) Уран-238-ыг тогтвортой хар тугалга-206 болгон хувиргах гинжин хэлхээнд гелийн зургаан цөм ялгардаг.
2) Полоний-214 нь цацраг идэвхт хувирлын гинжин хэлхээнд хамгийн богино хагас задралын хугацаатай байдаг.
3) 206 атомын масстай хар тугалга нь аяндаа альфа задралд ордог.
4) Уран-234 нь уран-238-аас ялгаатай нь тогтвортой элемент юм.
5) Висмут-210-ийн аяндаа полони-210 болж хувирах нь электрон ялгаруулалтыг дагалддаг.
Шийдэл: 1) Уран-238-ыг тогтвортой хар тугалга-206 болгон хувиргах гинжин хэлхээнд зургаан биш, харин найман гелий цөм ялгардаг.
2) Полоний-214 нь цацраг идэвхт хувирлын гинжин хэлхээнд хамгийн богино хагас задралын хугацаатай байдаг. Диаграмаас харахад полони-214-ийн хувьд хамгийн богино хугацаа байна
3) 206 атомын масстай хар тугалга нь аяндаа альфа задралд ордоггүй, тогтвортой байдаг.
4) Уран-234 нь уран-238-аас ялгаатай нь тогтвортой элемент биш юм.
5) Висмут-210-ийн аяндаа полони-210 болж хувирах нь электрон ялгаруулалтыг дагалддаг. Учир нь бета бөөмс гарсан.
Хариулт: 25
Физикийн OGE даалгавар (fipi):Урвалын үр дүнд ямар X бөөмс гарсан бэ?

Шийдэл:урвалын өмнөх масс 14 + 4 = 18 аму, цэнэг 7e + 2e = 9e, масс ба цэнэгийн хадгалагдах хуулийг хангахын тулд X бөөмс 18 - 17 = 1 аму байх ёстой. ба 9e - 8e = 1e, тиймээс X бөөмс нь протон юм.
Хариулт: 4
Физикийн OGE даалгавар (fipi):Торийн цөм нь радийн цөм болсон. Ториумын цөмөөс ямар бөөмс ялгарсан бэ?


3) альфа бөөмс
4) β-бөөм  
Шийдэл:Масс 4, цэнэг 2-оор өөрчлөгдсөн тул торийн цөм альфа бөөмсийг ялгаруулжээ.
Хариулт: 3
Физикийн OGE даалгавар (fipi):

1) альфа бөөмс
2) электрон

Шийдэл:Масс ба цэнэгийн хадгалагдах хуулийг ашигласнаар элементийн масс 4, цэнэг нь 2, тиймээс энэ нь альфа бөөмс болохыг харж байна.
Хариулт: 1
Физикийн OGE даалгавар (fipi):

1) альфа бөөмс
2) электрон

Шийдэл:Масс ба цэнэгийн хадгалалтын хуулийг ашигласнаар элементийн масс 1, цэнэг нь 0 тул энэ нь нейтрон болохыг харж байна.
Хариулт: 4
Физикийн OGE даалгавар (fipi):

3) электрон
4) альфа бөөмс
Шийдэл:Гамма бөөмс нь масс, цэнэггүй тул үл мэдэгдэх бөөмс нь 1-тэй тэнцүү масс ба цэнэгтэй, үл мэдэгдэх бөөмс нь протон юм.
Хариулт: 1
Нейтроныг цөмд барихад цацраг идэвхт изотоп үүсдэг. Энэхүү цөмийн өөрчлөлтийн үед энэ нь ялгаруулдаг

4) электрон
Шийдэл:Баривчлах урвалыг бичье
+ -> + ? .
Масс ба цэнэгийн хадгалагдах хуулийг ашигласнаар үл мэдэгдэх элементийн масс 4, цэнэг нь 2, тиймээс энэ нь альфа бөөмс болохыг харж байна.

Хэсгүүд: Физик

Анги: 11

Хичээлийн зорилго: оюутнуудад цөмийн урвал, атомын цөм дэх өөрчлөлт, бичил бөөмсийн нөлөөн дор зарим цөмийг бусад болгон хувиргах үйл явцтай танилцах. Эдгээр нь зөвхөн электрон бүрхүүлд нөлөөлдөг элементүүдийн атомуудыг хооронд нь холбож, салгах химийн урвал биш, харин цөмийг нуклонуудын систем болгон өөрчлөх, зарим химийн элементүүдийг бусад болгон хувиргах явдал гэдгийг онцлон тэмдэглэ.

Хичээлийг 21 слайдтай танилцуулга (Хавсралт) дагалддаг.

Хичээлийн үеэр

Давталт

1. Атомын цөм ямар найрлагатай вэ?

ЦӨМ (атом)- энэ бол атомын эерэг цэнэгтэй төв хэсэг бөгөөд түүний массын 99.96% нь төвлөрсөн байдаг. Цөмийн радиус нь ~10-15 м бөгөөд энэ нь түүний электрон бүрхүүлийн хэмжээгээр тодорхойлогддог бүх атомын радиусаас ойролцоогоор зуун мянга дахин бага юм.

Атомын цөм нь протон ба нейтроноос бүрдэнэ. Тэдний цөм дэх нийт тоог үсгээр тэмдэглэв Аба массын тоо гэж нэрлэдэг. Цөм дэх протоны тоо Знь цөмийн цахилгаан цэнэгийг тодорхойлж, элементийн үелэх систем дэх элементийн атомын дугаартай давхцдаг D.I. Менделеев. Цөм дэх нейтроны тоог цөмийн массын тоо ба протоны тооны зөрүүгээр тодорхойлж болно. Массын тоо гэдэг нь цөм дэх нуклонуудын тоо юм.

2. Атомын цөмийн тогтвортой байдлыг хэрхэн тайлбарлах вэ?

ЦӨМИЙН ХҮЧнь атомын цөм дэх нуклонуудын харилцан үйлчлэлийн хэмжүүр юм. Яг эдгээр хүчнүүд нь ижил цэнэгтэй протонуудыг цөмд байлгаж, цахилгаан түлхэлтийн хүчний нөлөөн дор тархахаас сэргийлдэг.

3. Цөмийн хүчний шинж чанарыг нэрлэ.

Цөмийн хүч нь хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг.

4. Цөмийн холболтын энерги гэж юу вэ?

АТОМЫН ЦӨМИЙГ ХОЛБОХ ЭРЧИМнь цөмийг бие даасан нуклонуудад бүрэн хуваахад шаардагдах хамгийн бага энерги юм. Нуклон (протон ба нейтрон) ба тэдгээрээс бүрдэх цөмийн массын нийлбэрийг вакуум дахь гэрлийн хурдны квадратаар үржүүлсэн ялгаа нь цөм дэх нуклонуудын холбох энерги юм. Нуклонд ногдох холболтын энергийг тусгай холболтын энерги гэнэ.

5. Цөмийн масс яагаад түүнд орсон протон ба нейтроны массын нийлбэртэй тэнцэхгүй байна вэ?

Нуклонуудаас цөм үүсэх үед цөмийн энерги буурдаг бөгөөд энэ нь массын бууралт дагалддаг, өөрөөр хэлбэл цөмийн масс нь энэ цөмийг бүрдүүлдэг бие даасан нуклонуудын массын нийлбэрээс бага байх ёстой.

6. Цацраг идэвхит гэж юу вэ?

Шинэ материал сурах.

ЦӨМИЙН РЕАКЦИЯА (а, б) В эсвэл А + а → В + б-ийн бүтэц, бүтцийн өөрчлөлт дагалддаг атомын цөм өөр цөм эсвэл элементар бөөмтэй харилцан үйлчлэх үйл явц юм.

Цөмийн урвал ба цацраг идэвхт задралын ижил төстэй болон ялгаатай талууд юу вэ?

Нийтлэг шинж чанарцөмийн урвал ба цацраг идэвхт задрал гэдэг нь нэг атомын цөмийг нөгөөд шилжүүлэх явдал юм.

Гэхдээ цацраг идэвхт задралболж байна аяндаа, гадны нөлөөгүй, мөн цөмийн урвалдуудсан нөлөөбөмбөгдөж буй бөөмс.

Цөмийн урвалын төрлүүд:

• нийлмэл цөм үүсэх үе шатаар;
• шууд цөмийн урвал (10 МэВ-ээс их энерги);
• янз бүрийн бөөмсийн нөлөөн дор: протон, нейтрон, ...;
• цөмийн синтез;
• цөмийн хуваагдал;
• эрчим хүч шингээх, эрчим хүч гаргах зэрэгтэй.

Анхны цөмийн урвалыг 1919 онд Э.Рутерфорд цөмийн задралын бүтээгдэхүүн дэх протоныг илрүүлэх туршилтаар хийсэн. Рутерфорд азотын атомуудыг альфа тоосонцороор бөмбөгдөв. Бөөмүүд мөргөлдөх үед дараах схемийн дагуу цөмийн урвал явагдсан.
14 7 N + 4 2 Тэр → 17 8 O + 1 1 H

Цөмийн урвал явагдах нөхцөл

Эерэг цэнэгтэй бөөмийн нөлөөн дор цөмийн урвал явуулахын тулд бөөмс нь Кулоны түлхэлтийн хүчийг даван туулах хангалттай кинетик энергитэй байх шаардлагатай. Цэнэггүй бөөмс, тухайлбал, нейтрон нь кинетик энерги багатай атомын цөмд нэвтэрч чаддаг. Атомыг хурдан цэнэглэгдсэн бөөмс (протон, нейтрон, α-бөөм, ион) -оор бөмбөгдөх үед цөмийн урвал үүсч болно.

Атомыг хурдан цэнэглэгдсэн бөөмсөөр бөмбөгдөх анхны урвалыг 1932 онд хурдасгуур дээр үйлдвэрлэсэн өндөр энергитэй протонуудыг ашиглан хийсэн.
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He

Гэсэн хэдий ч практик хэрэглээнд хамгийн сонирхолтой нь цөмүүд нейтронтой харилцан үйлчлэх явцад тохиолддог урвалууд юм. Нейтронууд нь цэнэггүй тул атомын цөмд амархан нэвтэрч, тэдгээрийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Италийн нэрт физикч Э.Ферми анх нейтроноос үүсэх урвалыг судалсан. Цөмийн хувирал нь зөвхөн хурдан төдийгүй дулааны хурдаар хөдөлж буй удаан нейтронуудаас үүдэлтэй болохыг олж мэдсэн.

Нөлөөллийн дор цөмийн урвал явуулах эерэг цэнэгтэйтоосонцор зайлшгүй шаардлагатай бөөмс кинетик энергитэй байсан, хангалттай Кулоны түлхэлтийн хүчний үйлдлийг даван туулах. Цэнэггүй бөөмс, жишээ нь нейтрон нь кинетик энерги багатай атомын цөмд нэвтэрч чаддаг.

Цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурууд(оюутны мессеж)

Бичил ертөнцийн нууцад нэвтрэхийн тулд хүн микроскоп зохион бүтээжээ. Цаг хугацаа өнгөрөхөд оптик микроскопуудын чадвар маш хязгаарлагдмал болох нь тодорхой болсон - тэд атомын гүн рүү "харах" боломжийг олгодоггүй. Эдгээр зорилгын хувьд гэрлийн туяа биш харин цэнэглэгдсэн бөөмсийн цацраг илүү тохиромжтой болсон. Ийнхүү Э.Рутерфордын алдартай туршилтуудад цацраг идэвхт эмээс ялгарах α-бөөмийн урсгалыг ашигласан. Гэсэн хэдий ч байгалийн бөөмс (цацраг идэвхт бодис) нь маш бага эрчимтэй цацраг үүсгэдэг, бөөмсийн энерги харьцангуй бага, үүнээс гадна эдгээр эх үүсвэрүүд нь хяналтгүй байдаг. Тиймээс хурдасгасан цэнэгтэй бөөмсийн хиймэл эх үүсвэрийг бий болгох асуудал гарч ирэв. Үүнд, ялангуяа 10 5 эВ-ийн энергитэй электрон цацрагийг ашигладаг электрон микроскопууд орно.

20-р зууны 30-аад оны эхээр анхны цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурууд гарч ирэв. Эдгээр суурилуулалтанд цахилгаан ба соронзон орны нөлөөн дор вакуум орчинд хөдөлж буй цэнэглэгдсэн хэсгүүд (электронууд эсвэл протонууд) их хэмжээний эрчим хүчний хангамжийг олж авдаг (хурдасгадаг). Бөөмийн энерги их байх тусам долгионы урт нь богиносдог тул ийм бөөмс нь бичил биетийг "шинжилэхэд" илүү тохиромжтой байдаг. Үүний зэрэгцээ бөөмийн энерги нэмэгдэхийн хэрээр түүний үүсгэсэн бөөмсүүдийн харилцан хувирлын тоо нэмэгдэж, шинэ элементар бөөмс үүсэхэд хүргэдэг. Атом ба энгийн бөөмсийн ертөнцөд нэвтрэх нь хямдхан биш гэдгийг санах нь зүйтэй. Хурдасгасан хэсгүүдийн эцсийн энерги өндөр байх тусам хурдасгуур нь илүү төвөгтэй, том хэмжээтэй байдаг; Тэдний хэмжээ хэдэн километр хүрч болно. Одоо байгаа хурдасгуурууд нь хэд хэдэн МэВ-ээс хэдэн зуун ГэВ хүртэлх энерги бүхий цэнэглэгдсэн бөөмсийн цацраг үүсгэх боломжтой болгодог. Бөөмийн цацрагийн эрчим нь секундэд 10 15 - 10 16 ширхэг хүрдэг; Энэ тохиолдолд цацрагийг хэдхэн миллиметр квадрат талбайтай бай руу чиглүүлж болно. Протон ба электроныг ихэвчлэн хурдасгасан бөөмс болгон ашигладаг.

Хамгийн хүчирхэг, үнэтэй хурдасгууруудыг зөвхөн шинжлэх ухааны зорилгоор бүтээдэг - шинэ тоосонцор олж авах, судлах, бөөмсийн харилцан хувирлыг судлах. Харьцангуй бага энергитэй хурдасгуурыг анагаах ухаан, технологид өргөн ашигладаг - хорт хавдартай өвчтөнүүдийг эмчлэх, цацраг идэвхт изотопыг үйлдвэрлэх, полимер материалын шинж чанарыг сайжруулах болон бусад олон зорилгоор.

Одоо байгаа олон төрлийн хурдасгуурыг шууд хурдасгуур, шугаман хурдасгуур, мөчлөгийн хурдасгуур, мөргөлдөх цацраг хурдасгуур гэж дөрвөн бүлэгт хувааж болно.

Хурдасгуурууд хаана байрладаг вэ? IN Дубна(Цөмийн судалгааны нэгдсэн институт) В.И.Векслерийн удирдлаган дор 1957 онд синхрофазотрон бүтээгдсэн. IN Серпухов- синхрофазотрон, соронзон орон дахь түүний цагираг хэлбэрийн вакуум камерын урт нь 1.5 км; протоны энерги 76 ГэВ. IN Новосибирск(Цөмийн физикийн хүрээлэн) G.I Budker-ийн удирдлаган дор мөргөлдөх электрон-электрон ба электрон-позитрон цацраг (700 МэВ ба 7 ГэВ-ийн цацраг) ашиглан хурдасгагчийг ашиглалтад оруулав. IN Европ (CERN, Швейцарь - Франц) хурдасгуур нь 30 ГэВ-ийн мөргөлдөх протоны цацраг, 270 ГэВ-ийн протон-антипротон цацрагтай ажилладаг. Одоогийн байдлаар Швейцарь, Францын хил дээр байрлах Том Адрон Коллайдер (LHC) барих явцад барилгын ажлын гол үе шат буюу бөөмийн хурдасгуурын хэт дамжуулагч соронзон суурилуулах ажил дууссан.

Коллайдерыг зуу орчим метрийн гүнд 26650 метрийн периметр бүхий хонгилд барьж байна. Коллайдер дахь анхны туршилтын мөргөлдөөнийг 2007 оны 11-р сард хийхээр төлөвлөж байсан боловч туршилтын ажлын явцад гарсан соронзны нэг нь эвдэрсэн нь угсралтын ажлыг ашиглалтад оруулах хуваарийг тодорхой хэмжээгээр хойшлуулахад хүргэнэ. Том Адрон Коллайдер нь энгийн тоосонцор хайх, судлах зориулалттай. Нэгэнт ашиглалтад орсноор LHC нь дэлхийн хамгийн хүчирхэг бөөмс хурдасгуур болох бөгөөд хамгийн ойрын өрсөлдөгчдөөсөө бараг хэд дахин илүү байх болно. Том адрон коллайдерын шинжлэх ухааны цогцолборыг барих ажил 15 гаруй жил үргэлжилж байна. Энэ ажилд 500 гаруй хүнээс 10 мянга гаруй хүн оролцож байна шинжлэх ухааны төвүүддэлхий даяар.

Цөмийн урвал нь энергийн хувирал дагалддаг. Эрчим хүчний гаралтЦөмийн урвалыг хэмжигдэхүүн гэж нэрлэдэг:
Q = (М A+ МБ - М C - М D) в 2 = Δ Мак 2 хаана МА ба М B - анхны бүтээгдэхүүний масс, М C ба М D - эцсийн урвалын бүтээгдэхүүний масс. Утга Δ Мдуудсан массын согог. ялгарснаар цөмийн урвал үүсч болно ( Q> 0) эсвэл энерги шингээх чадвартай ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q| гэж нэрлэдэг урвалын босго.

Цөмийн урвал эерэг энерги гаргахын тулд тусгай холбох энергиЭхний бүтээгдэхүүний цөм дэх нуклонууд нь эцсийн бүтээгдэхүүний цөм дэх нуклонуудын тусгай холболтын энергиээс бага байх ёстой. Энэ нь утга Δ гэсэн үг юм Мэерэг байх ёстой.

Цөмийн урвалын механизм

Цөмийн урвалын хоёр үе шат:

• бөөмсийг цөмд шингээх, өдөөгдсөн цөм үүсэх. Энерги нь цөмийн бүх нуклонуудын хооронд тархсан байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь тусгай холболтын энергиэс бага энергийг эзэлдэг бөгөөд тэдгээр нь цөмд нэвтэрч чадахгүй. Нуклонууд хоорондоо энерги солилцдог бөгөөд тэдгээрийн аль нэг нь эсвэл бүлэг нуклонууд нь цөмийн холболтын хүчийг даван туулахад хангалттай энергийг төвлөрүүлж, цөмөөс чөлөөлөгддөг.
• Бөөмөөс бөөмийн ялгаралт нь шингэний дусал гадаргуугаас молекулын ууршилттай адил явагддаг. Анхдагч бөөмийг цөмд шингээх мөчөөс хоёрдогч бөөм ялгарах хүртэлх хугацааны интервал ойролцоогоор 10 -12 секунд байна.

Цөмийн урвалын хадгалалтын хуулиуд

Цөмийн урвалын үед хэд хэдэн хамгааллын хуулиуд: импульс, энерги, өнцгийн импульс, цэнэг. Цөмийн урвалд эдгээр сонгодог хуулиас гадна хадгалагдах хууль гэж нэрлэгддэг барион цэнэг(өөрөөр хэлбэл нуклонуудын тоо - протон ба нейтрон). Цөмийн болон бөөмийн физикт хамаарах бусад хэд хэдэн хадгалалтын хуулиудад мөн хамаарна.

1. Цөмийн урвал гэж юу вэ?
2. Цөмийн урвал ба химийн урвалын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
3. Үүссэн гелийн цөмүүд яагаад эсрэг чиглэлд нисдэг вэ?
   7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He
4. α бөөмс ялгарах урвал нь цөмийн урвал мөн үү?
5. Цөмийн урвалыг гүйцээнэ үү:
   • 9 4 Be + 1 1 H → 10 5 B + ?
   • 14 7 N + ? → 14 6 C + 1 1 х
   • 14 7 N + 4 2 Тэр → ? + 11 H
   • 27 13 Al + 4 2 Тэр → 30 15 P + ? (1934 онд Ирен Кюри, Фредерик Жолио-Кюри нар фосфорын цацраг идэвхт изотопыг олж авсан)
   • ? + 4 2 Тэр → 30 14 Si + 1 1 х
6. Цөмийн урвалын энергийн гаралтыг тодорхойл.
   14 7 N + 4 2 Тэр → 17 8 O + 1 1 H
   Азотын атомын масс 14.003074 аму, хүчилтөрөгчийн атом 16.999133 аму, гелийн атом 4.002603 аму, устөрөгчийн атом 1.007825 аму байна.

Бие даасан ажил

Сонголт 1

1.

1. хөнгөн цагаан (27 13 Al) нь нейтроныг барьж, альфа бөөмсийг ялгаруулдаг;
2. азот (14 7 N) α бөөмсөөр бөмбөгдөж, протон ялгаруулдаг.

2.

1. 35 17 Cl + 1 0 n → 1 1 p +
2. 13 6 C + 1 1 p →
3. 7 3 Li + 1 1 p → 2
4. 10 5 B + 4 2 Тэр → 1 0 n +
5. 24 12 Mg + 4 2 He → 27 14 Si +
6. 56 26 Fe + 1 0 n → 56 25 Mn +

Хариултууд: a) 13 7 N; b) 1 1 p; в) 10 n; d) 14 7 N; e) 4 2 Тэр; e) 35 16 S

3.

1. 7 3 Li + 1 0 n → 4 2 He + 13H;
2. 9 4 Be + 4 2 He → 1 0 n + 13 6 C.

Сонголт 2

1. Дараах цөмийн урвалын тэгшитгэлийг бич.

1. фосфор (31 15 R) нь нейтроныг барьж, протоныг ялгаруулдаг;
2. хөнгөн цагаан (27 13 Al) нь протоноор бөмбөгдөж, α бөөмс ялгаруулдаг.

2. Цөмийн урвалын тэгшитгэлийг гүйцээнэ үү:

1. 18 8 O + 1 1 p → 1 0 n +
2. 11 5 B + 4 2 Тэр → 1 0 n +
3. 14 7 N + 4 2 Тэр → 17 8 O +
4. 12 6 C + 1 0 n → 9 4 Be +
5. 27 13 Al + 4 2 Тэр → 30 15 R +
6. 24 11 Na → 24 12 Mg + 0 -1 e +

Хариултууд: a) 4 2 He; б) 18 9 F; в) 14 7 N; d) 10 n; e) γ; e) 1 1 х

3. Урвалын энергийн гарцыг тодорхойлно уу:

1. 6 3 Li + 1 1 p → 4 2 Тэр + 3 2 Тэр;
2. 19 9 F + 1 1 p → 4 2 Тэр + 16 8 О.

Бие даасан ажил дууссаны дараа бие даасан шалгалт хийдэг.

Гэрийн даалгавар: No 1235 – 1238. (А.П. Рымкевич)