रेडियोधर्मिता की अवधारणा

रेडियोधर्मी क्षय का नियम

रेडियोधर्मिता और उसकी इकाइयों की मात्रा का ठहराव

आयनकारी विकिरण, उनकी विशेषताएं।

एआई . के स्रोत

1. रेडियोधर्मिता की अवधारणा

रेडियोधर्मिता परमाणु नाभिक के परिवर्तन (क्षय) की सहज प्रक्रिया है, जिसमें एक विशेष प्रकार के विकिरण का उत्सर्जन होता है जिसे रेडियोधर्मी कहा जाता है।

इस मामले में, एक तत्व के परमाणुओं का दूसरे के परमाणुओं में परिवर्तन होता है।

रेडियोधर्मी परिवर्तन केवल व्यक्तिगत पदार्थों की विशेषता है।

एक पदार्थ को रेडियोधर्मी माना जाता है यदि इसमें रेडियोन्यूक्लाइड होते हैं और रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया से गुजरते हैं।

रेडियोन्यूक्लाइड्स (आइसोटोप) - स्वतः क्षय करने में सक्षम परमाणुओं के नाभिक को रेडियोन्यूक्लाइड कहा जाता है।

एक न्यूक्लाइड की विशेषता के रूप में, एक रासायनिक तत्व के प्रतीक का उपयोग किया जाता है, परमाणु संख्या (प्रोटॉन की संख्या) और नाभिक की द्रव्यमान संख्या (न्यूक्लिऑन की संख्या, यानी। कुल गणनाप्रोटॉन और न्यूट्रॉन)।

उदाहरण के लिए, 239 94 Pu का अर्थ है कि प्लूटोनियम परमाणु के नाभिक में कुल 239 न्यूक्लियॉन के लिए 94 प्रोटॉन और 145 न्यूट्रॉन होते हैं।

निम्नलिखित प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय हैं:

बीटा क्षय;

अल्फा क्षय;

परमाणु नाभिक का स्वतःस्फूर्त विखंडन (न्यूट्रॉन क्षय);

प्रोटॉन रेडियोधर्मिता (प्रोटॉन संलयन);

दो-प्रोटॉन और क्लस्टर रेडियोधर्मिता।

बीटा क्षय - यह एक बीटा कण (पॉज़िट्रॉन या इलेक्ट्रॉन) की रिहाई के साथ एक प्रोटॉन के परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन या न्यूट्रॉन में प्रोटॉन में परिवर्तन की प्रक्रिया है।

अल्फा क्षय - भारी तत्वों की विशेषता, जिनमें से नाभिक, डी.आई. मेंडेलीव की तालिका की संख्या 82 से शुरू होते हैं, न्यूट्रॉन की अधिकता और अनायास क्षय के बावजूद अस्थिर होते हैं। इन तत्वों के नाभिक मुख्य रूप से हीलियम परमाणुओं के नाभिक को बाहर निकालते हैं।

परमाणु नाभिक का स्वतःस्फूर्त विखंडन (न्यूट्रॉन क्षय) - यह भारी तत्वों (यूरेनियम-238, कैलिफ़ोर्नियम 240.248, 249, 250, क्यूरियम 244, 248, आदि) के कुछ नाभिकों का स्वतःस्फूर्त विखंडन है। अल्फा क्षय की तुलना में स्वतःस्फूर्त परमाणु विखंडन की संभावना नगण्य है। इस मामले में, नाभिक दो टुकड़ों (नाभिक) में विभाजित होता है जो द्रव्यमान में करीब होते हैं।

1. रेडियोधर्मी क्षय का नियम

नाभिकों की कुल संख्या बढ़ने पर नाभिकों की स्थिरता कम हो जाती है। यह न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या के अनुपात पर भी निर्भर करता है।

क्रमिक परमाणु परिवर्तनों की प्रक्रिया, एक नियम के रूप में, स्थिर नाभिक के गठन के साथ समाप्त होती है।

रेडियोधर्मी परिवर्तन रेडियोधर्मी क्षय के नियम का पालन करते हैं:

एन = एन 0 ई λ टी,

जहाँ N, N 0 परमाणुओं की संख्या है जो t और t 0 समय पर क्षय नहीं हुए हैं;

रेडियोधर्मी क्षय स्थिरांक है।

मान का अपना है व्यक्तिगत मूल्यप्रत्येक प्रकार के रेडियोन्यूक्लाइड के लिए। यह क्षय दर की विशेषता है, अर्थात। दिखाता है कि प्रति इकाई समय में कितने नाभिक क्षय होते हैं।

रेडियोधर्मी क्षय के नियम के समीकरण के अनुसार, इसका वक्र एक घातांक है।

1. रेडियोधर्मिता और उसकी इकाइयों की मात्रा का ठहराव

वह समय जिसके दौरान स्वतःस्फूर्त नाभिकीय परिवर्तनों के कारण आधे नाभिक क्षय हो जाते हैं, कहलाता है हाफ लाइफ टी 1/2 . आधा जीवन टी 1/2 क्षय निरंतर λ निर्भरता से जुड़ा हुआ है:

टी 1/2 \u003d ln2 / \u003d 0.693 / ।

अलग-अलग रेडियोन्यूक्लाइड के लिए आधा जीवन टी 1/2 अलग है और व्यापक रूप से भिन्न होता है - एक सेकंड के अंश से लेकर सैकड़ों और यहां तक ​​कि हजारों वर्षों तक।

कुछ रेडियोन्यूक्लाइड का आधा जीवन:

आयोडीन-131 - 8.04 दिन

सीज़ियम-134 - 2.06 वर्ष

स्ट्रोंटियम-90 - 29.12 वर्ष

सीज़ियम-137 - 30 वर्ष

प्लूटोनियम-239 - 24065 वर्ष

यूरेनियम-235 - 7.038। 10 8 साल

पोटेशियम -40 - 1.4 10 9 वर्ष।

क्षय स्थिरांक का व्युत्क्रम, बुलायाएक रेडियोधर्मी परमाणु का औसत जीवनकाल टी :

क्षय दर पदार्थ ए की गतिविधि से निर्धारित होती है:

ए \u003d डीएन / डीटी \u003d ए 0 ई λ टी \u003d λ एन,

जहां ए और ए 0 समय टी और टी 0 पर पदार्थ की गतिविधियां हैं।

गतिविधिरेडियोधर्मिता का एक उपाय है। यह प्रति इकाई समय में रेडियोधर्मी नाभिक के क्षय की संख्या की विशेषता है।

एक रेडियोन्यूक्लाइड की गतिविधि समय t पर रेडियोधर्मी परमाणु नाभिक की कुल संख्या के सीधे आनुपातिक होती है और आधे जीवन के व्युत्क्रमानुपाती होती है:

ए \u003d 0.693 एन / टी 1/2।

एसआई प्रणाली में, बीक्यूरेल (बीक्यू) को गतिविधि की इकाई के रूप में लिया जाता है। एक बेकरेल प्रति सेकंड एक विघटन के बराबर है। गतिविधि की ऑफ-सिस्टम इकाई क्यूरी (कु) है।

1 केयू \u003d 3.7 10 10 बीक्यू

1बीक्यू = 2.7 10 -11 कु.

क्यूरी गतिविधि की इकाई 1 ग्राम रेडियम की गतिविधि से मेल खाती है। माप के अभ्यास में, वॉल्यूम ए वी (बीक्यू / एम 3, केयू / एम 3), सतह ए एस (बीक्यू / एम 2, केयू / एम 2), विशिष्ट ए एम (बीक्यू / एम, कू / एम) की अवधारणाएं ) गतिविधि का भी उपयोग किया जाता है।

1. रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम। गतिविधि।

2. मुख्य प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय।

3. पदार्थ के साथ आयनकारी विकिरण की परस्पर क्रिया की मात्रात्मक विशेषताएँ।

4. प्राकृतिक और कृत्रिम रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी पंक्तियाँ।

5. चिकित्सा में रेडियोन्यूक्लाइड का प्रयोग।

6. आवेशित कण त्वरक और चिकित्सा में उनका उपयोग।

7. आयनकारी विकिरण की क्रिया की जैवभौतिकीय नींव।

8. बुनियादी अवधारणाएं और सूत्र।

9. कार्य।

प्राकृतिक और कृत्रिम रेडियोधर्मिता में चिकित्सकों की रुचि निम्नलिखित के कारण है।

सबसे पहले, सभी जीवित चीजें लगातार प्राकृतिक विकिरण पृष्ठभूमि के संपर्क में आती हैं, जो है ब्रह्मांडीय विकिरण, रेडियोधर्मी तत्वों का विकिरण जो पृथ्वी की पपड़ी की सतह परतों में होता है, और तत्वों का विकिरण जो हवा और भोजन के साथ जानवरों के शरीर में प्रवेश करता है।

दूसरे, रेडियोधर्मी विकिरण का उपयोग चिकित्सा में ही नैदानिक ​​और चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

33.1. रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम। गतिविधि

रेडियोधर्मिता की घटना की खोज 1896 में ए। बेकरेल ने की थी, जिन्होंने यूरेनियम लवण से अज्ञात विकिरण के सहज उत्सर्जन को देखा था। जल्द ही, ई. रदरफोर्ड और क्यूरीज़ ने पाया कि रेडियोधर्मी क्षय के दौरान, हे नाभिक (α-कण), इलेक्ट्रॉन (β-कण) और कठोर विद्युत चुम्बकीय विकिरण (γ-किरणें) उत्सर्जित होते हैं।

1934 में, पॉज़िट्रॉन (β + -decay) के उत्सर्जन के साथ क्षय की खोज की गई थी, और 1940 में नया प्रकाररेडियोधर्मिता - नाभिक का स्वतःस्फूर्त विखंडन: विखंडनीय नाभिक न्यूट्रॉन के एक साथ उत्सर्जन के साथ तुलनीय द्रव्यमान के दो टुकड़ों में टूट जाता है और γ -क्वांटा। नाभिक की प्रोटॉन रेडियोधर्मिता 1982 में देखी गई थी।

रेडियोधर्मिता -कुछ परमाणु नाभिकों की अनायास (अनायास) कणों के उत्सर्जन के साथ अन्य नाभिक में बदलने की क्षमता।

परमाणु नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने होते हैं, जिनका एक सामान्य नाम होता है - नाभिकनाभिक में प्रोटॉनों की संख्या निर्धारित करती है रासायनिक गुणपरमाणु और इसे Z द्वारा निरूपित किया जाता है (यह क्रमिक संख्यारासायनिक तत्व)। एक नाभिक में नाभिकों की संख्या कहलाती है जन अंकऔर निरूपित करते हैं A. समान क्रमांक और भिन्न द्रव्यमान संख्या वाले नाभिक कहलाते हैं समस्थानिकएक रासायनिक तत्व के सभी समस्थानिक होते हैं वहीरासायनिक गुण। भौतिक गुणआइसोटोप बहुत भिन्न हो सकते हैं। समस्थानिकों को नामित करने के लिए, एक रासायनिक तत्व के प्रतीक का उपयोग दो सूचकांकों के साथ किया जाता है: A Z X। निचला सूचकांक क्रमांक है, ऊपरी एक द्रव्यमान संख्या है। अक्सर सबस्क्रिप्ट को छोड़ दिया जाता है क्योंकि तत्व प्रतीक स्वयं इसे इंगित करता है। उदाहरण के लिए, वे 14 6 सी के बजाय 14 सी लिखते हैं।

नाभिक की क्षय करने की क्षमता उसकी संरचना पर निर्भर करती है। एक ही तत्व में स्थिर और रेडियोधर्मी दोनों समस्थानिक हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, 12C कार्बन समस्थानिक स्थिर है, जबकि 14C समस्थानिक रेडियोधर्मी है।

रेडियोधर्मी क्षय एक सांख्यिकीय घटना है। एक समस्थानिक की क्षय करने की क्षमता की विशेषता है क्षय स्थिरांकλ.

क्षय स्थिरांकयह प्रायिकता है कि किसी दिए गए समस्थानिक का केंद्रक प्रति इकाई समय में क्षय होगा।

कम समय में परमाणु क्षय की प्रायिकता dt सूत्र द्वारा ज्ञात की जाती है

सूत्र (33.1) को ध्यान में रखते हुए, हम एक व्यंजक प्राप्त करते हैं जो क्षयित नाभिकों की संख्या निर्धारित करता है:

सूत्र (33.3) को मुख्य कहा जाता है रेडियोधर्मी क्षय का नियम।

घातांकीय नियम के अनुसार समय के साथ रेडियोधर्मी नाभिकों की संख्या घटती जाती है।

व्यवहार में, के बजाय क्षय स्थिरांकλ अक्सर एक और मूल्य का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है हाफ लाइफ।

हाफ लाइफ(टी) - वह समय जिसके दौरान यह क्षय होता है आधारेडियोधर्मी नाभिक।

अर्ध-आयु का उपयोग करते हुए रेडियोधर्मी क्षय का नियम निम्नानुसार लिखा गया है:

निर्भरता ग्राफ (33.4) अंजीर में दिखाया गया है। 33.1.

आधा जीवन या तो बहुत लंबा या बहुत छोटा हो सकता है (एक सेकंड के अंशों से लेकर कई अरबों वर्षों तक)। तालिका में। 33.1 कुछ तत्वों की अर्ध-आयु को दर्शाता है।

चावल। 33.1.रेडियोधर्मी क्षय के दौरान मूल पदार्थ के नाभिकों की संख्या में कमी

तालिका 33.1.कुछ तत्वों के लिए आधा जीवन

दर के लिए रेडियोधर्मिता की डिग्रीसमस्थानिक एक विशेष मात्रा का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है गतिविधि।

गतिविधि -प्रति इकाई समय में क्षय होने वाले रेडियोधर्मी पदार्थ के नाभिकों की संख्या:

एसआई में गतिविधि के माप की इकाई - Becquerel(बीक्यू), 1 बीक्यू प्रति सेकंड एक क्षय घटना से मेल खाता है। व्यवहार में, अधिक

गतिविधि की संसाधनपूर्ण ऑफ-सिस्टम इकाई - क्यूरी(सीआई) 226 रा के 1 ग्राम की गतिविधि के बराबर: 1 सीआई = 3.7x10 10 बीक्यू।

समय के साथ, गतिविधि उसी तरह घट जाती है जैसे कि अधूरे नाभिकों की संख्या घट जाती है:

33.2. मुख्य प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय

रेडियोधर्मिता की घटना के अध्ययन की प्रक्रिया में, रेडियोधर्मी नाभिक द्वारा उत्सर्जित 3 प्रकार की किरणों की खोज की गई, जिन्हें α-, β- और γ-किरणें कहा जाता था। बाद में यह पाया गया कि α- और β-कण दो . के उत्पाद हैं विभिन्न प्रकाररेडियोधर्मी क्षय, और -किरणें इन प्रक्रियाओं के उप-उत्पाद हैं। इसके अलावा, -किरणें भी अधिक जटिल परमाणु परिवर्तनों के साथ होती हैं, जिन्हें यहां नहीं माना जाता है।

अल्फा क्षयउत्सर्जन के साथ नाभिक के सहज परिवर्तन में शामिल हैंα -कण (हीलियम नाभिक)।

α-क्षय योजना को इस प्रकार लिखा जाता है

जहाँ X, Y क्रमशः माता-पिता और बच्चे के नाभिक के प्रतीक हैं। α-decay लिखते समय, "α" के बजाय आप "Not" लिख सकते हैं।

इस क्षय में, तत्व की परमाणु संख्या Z 2 घट जाती है, और द्रव्यमान संख्या A - 4 घट जाती है।

α-क्षय के दौरान, बेटी नाभिक, एक नियम के रूप में, एक उत्तेजित अवस्था में बनता है और, जमीनी अवस्था में संक्रमण होने पर, एक γ-क्वांटम का उत्सर्जन करता है। जटिल सूक्ष्म वस्तुओं की एक सामान्य संपत्ति यह है कि उनके पास है अलगऊर्जा राज्यों का सेट। यह कोर पर भी लागू होता है। इसलिए, उत्तेजित नाभिक के -विकिरण में एक असतत स्पेक्ट्रम होता है। नतीजतन, α-कणों का ऊर्जा स्पेक्ट्रम भी है असतत।

लगभग सभी α-सक्रिय समस्थानिकों के लिए उत्सर्जित α-कणों की ऊर्जा 4-9 MeV के भीतर होती है।

बीटा क्षयइलेक्ट्रॉनों (या पॉज़िट्रॉन) के उत्सर्जन के साथ नाभिक के सहज परिवर्तन में शामिल हैं।

यह स्थापित किया गया है कि β-क्षय हमेशा एक तटस्थ कण के उत्सर्जन के साथ होता है - एक न्यूट्रिनो (या एंटीन्यूट्रिनो)। यह कण व्यावहारिक रूप से पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करता है, और आगे इस पर विचार नहीं किया जाएगा। β-क्षय के दौरान जारी ऊर्जा को β-कण और न्यूट्रिनो के बीच यादृच्छिक रूप से वितरित किया जाता है। इसलिए, β-विकिरण का ऊर्जा स्पेक्ट्रम निरंतर है (चित्र। 33.2)।

चावल। 33.2.β-क्षय . का ऊर्जा स्पेक्ट्रम

β-क्षय दो प्रकार के होते हैं।

1. इलेक्ट्रॉनिकβ - क्षय में एक परमाणु न्यूट्रॉन का एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन में परिवर्तन होता है। इस मामले में, एक और कण ν" प्रकट होता है - एक एंटीन्यूट्रिनो:

एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो नाभिक से बाहर निकलते हैं। इलेक्ट्रॉनिक β-क्षय की योजना को इस प्रकार लिखा जाता है

इलेक्ट्रॉनिक β-क्षय के दौरान, Z-तत्व की क्रम संख्या 1 से बढ़ जाती है, द्रव्यमान संख्या A नहीं बदलती है।

β-कणों की ऊर्जा 0.002-2.3 MeV के परास में होती है।

2. पॉज़िट्रॉनβ + -क्षय में एक परमाणु प्रोटॉन का न्यूट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन में परिवर्तन होता है। इस मामले में, एक और कण प्रकट होता है - एक न्यूट्रिनो:

इलेक्ट्रॉन कैप्चर स्वयं आयनकारी कण उत्पन्न नहीं करता है, लेकिन यह करता है एक्स-रे के साथ।यह विकिरण तब होता है जब एक आंतरिक इलेक्ट्रॉन के अवशोषण से खाली हुई जगह एक बाहरी कक्षा से एक इलेक्ट्रॉन द्वारा भर दी जाती है।

गामा विकिरणएक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति है और एक तरंग दैर्ध्य के साथ एक फोटॉन हैλ ≤ 10 -10 मी.

गामा विकिरण नहीं है स्वतंत्र दृष्टिकोणरेडियोधर्मी क्षय। इस प्रकार का विकिरण लगभग हमेशा न केवल α-क्षय और β-क्षय के साथ होता है, बल्कि अधिक जटिल परमाणु प्रतिक्रियाएं भी होती हैं। यह विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित नहीं होता है, इसमें अपेक्षाकृत कमजोर आयनीकरण और बहुत अधिक मर्मज्ञ शक्ति होती है।

33.3. पदार्थ के साथ आयनकारी विकिरण की बातचीत की मात्रात्मक विशेषताएं

जीवित जीवों पर रेडियोधर्मी विकिरण का प्रभाव किसके साथ जुड़ा हुआ है आयनीकरण,जो यह ऊतकों में प्रेरित करता है। किसी कण की आयनित करने की क्षमता उसके प्रकार और उसकी ऊर्जा दोनों पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे कण पदार्थ में गहराई तक जाता है, वह अपनी ऊर्जा खो देता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है आयनीकरण ब्रेक लगाना।

पदार्थ के साथ आवेशित कण की अन्योन्यक्रिया को मात्रात्मक रूप से चिह्नित करने के लिए, कई मात्राओं का उपयोग किया जाता है:

जब कण की ऊर्जा आयनन ऊर्जा से कम हो जाती है तो उसका आयनीकरण प्रभाव समाप्त हो जाता है।

औसत रैखिक माइलेज(R) आवेशित आयनकारी कण का - किसी पदार्थ में अपनी आयनीकरण क्षमता खोने से पहले उसके द्वारा तय किया गया पथ।

आइए हम पदार्थ के साथ विभिन्न प्रकार के विकिरणों की अन्योन्यक्रिया की कुछ विशिष्ट विशेषताओं पर विचार करें।

अल्फा विकिरण

अल्फा कण व्यावहारिक रूप से अपनी गति की प्रारंभिक दिशा से विचलित नहीं होता है, क्योंकि इसका द्रव्यमान कई गुना अधिक होता है

चावल। 33.3.एक माध्यम में एक α-कण द्वारा यात्रा किए गए पथ पर रैखिक आयनीकरण घनत्व की निर्भरता

इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान जिसके साथ यह अंतःक्रिया करता है। जैसे ही यह पदार्थ में गहराई से प्रवेश करता है, पहले आयनीकरण घनत्व बढ़ता है, और जब रन का अंत (एक्स = आर)तेजी से शून्य हो जाता है (चित्र 33.3)। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि गति की गति में कमी के साथ, माध्यम के अणु (परमाणु) के पास खर्च होने वाला समय बढ़ जाता है। इस मामले में, आयनीकरण की संभावना बढ़ जाती है। α-कण की ऊर्जा आणविक तापीय गति की ऊर्जा के साथ तुलनीय हो जाने के बाद, यह पदार्थ में दो इलेक्ट्रॉनों को पकड़ लेती है और हीलियम परमाणु में बदल जाती है।

आयनीकरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न इलेक्ट्रॉन, एक नियम के रूप में, α-कण के ट्रैक से दूर चले जाते हैं और द्वितीयक आयनीकरण का कारण बनते हैं।

पानी और कोमल ऊतकों के साथ α-कणों की परस्पर क्रिया के लक्षण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं। 33.2.

तालिका 33.2.α-कणों की ऊर्जा पर पदार्थ के साथ अंतःक्रिया की विशेषताओं की निर्भरता

बीटा विकिरण

आंदोलन के लिए β -पदार्थ में कणों को एक वक्रीय अप्रत्याशित प्रक्षेपवक्र की विशेषता होती है। यह परस्पर क्रिया करने वाले कणों के द्रव्यमान की समानता के कारण है।

बातचीत के लक्षण β पानी और कोमल ऊतकों वाले कणों को तालिका में प्रस्तुत किया गया है। 33.3.

तालिका 33.3.β-कणों की ऊर्जा पर पदार्थ के साथ अंतःक्रिया की विशेषताओं की निर्भरता

α कणों की तरह, β कणों की आयनीकरण शक्ति घटती ऊर्जा के साथ बढ़ती है।

गामा विकिरण

अवशोषण γ -किसी पदार्थ द्वारा विकिरण एक्स-रे के अवशोषण के कानून के समान एक घातीय कानून का पालन करता है:

अवशोषण के लिए जिम्मेदार मुख्य प्रक्रियाएं γ -विकिरण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रकीर्णन हैं। यह अपेक्षाकृत कम मात्रा में मुक्त इलेक्ट्रॉनों (प्राथमिक आयनीकरण) का उत्पादन करता है, जिसमें बहुत अधिक ऊर्जा होती है। यह वे हैं जो माध्यमिक आयनीकरण की प्रक्रियाओं का कारण बनते हैं, जो प्राथमिक की तुलना में अतुलनीय रूप से अधिक है।

33.4. प्राकृतिक और कृत्रिम

रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी रैंक

शर्तें प्राकृतिकतथा कृत्रिमरेडियोधर्मिता सशर्त है।

प्राकृतिकप्रकृति में मौजूद आइसोटोप की रेडियोधर्मिता, या प्राकृतिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप गठित आइसोटोप की रेडियोधर्मिता को कॉल करें।

उदाहरण के लिए, यूरेनियम की रेडियोधर्मिता प्राकृतिक है। कार्बन 14 सी की रेडियोधर्मिता, जो सौर विकिरण के प्रभाव में वायुमंडल की ऊपरी परतों में बनती है, भी प्राकृतिक है।

कृत्रिममानव गतिविधियों के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले समस्थानिकों की रेडियोधर्मिता कहलाती है।

यह कण त्वरक में उत्पादित सभी समस्थानिकों की रेडियोधर्मिता है। इसमें मिट्टी, पानी और हवा की रेडियोधर्मिता भी शामिल है, जो एक परमाणु विस्फोट के दौरान होती है।

प्राकृतिक रेडियोधर्मिता

पर प्रारम्भिक कालरेडियोधर्मिता का अध्ययन करने में, शोधकर्ता केवल पर्याप्त मात्रा में स्थलीय चट्टानों में निहित प्राकृतिक रेडियोन्यूक्लाइड (रेडियोधर्मी समस्थानिक) का उपयोग कर सकते हैं: 232 Th, 235 U, 238 U। तीन रेडियोधर्मी श्रृंखला इन रेडियोन्यूक्लाइड से शुरू होती हैं, जो स्थिर Pb समस्थानिकों के साथ समाप्त होती हैं। इसके बाद, 237 एनपी से शुरू होने वाली एक श्रृंखला की खोज की गई, जिसमें अंतिम स्थिर नाभिक 209 बीआई था। अंजीर पर। 33.4 238 U से शुरू होने वाली एक पंक्ति को दर्शाता है।

चावल। 33.4.यूरेनियम-रेडियम श्रृंखला

इस श्रृंखला के तत्व आंतरिक मानव प्रदर्शन का मुख्य स्रोत हैं। उदाहरण के लिए, 210 Pb और 210 Po भोजन के साथ शरीर में प्रवेश करते हैं - वे मछली और शंख में केंद्रित होते हैं। ये दोनों समस्थानिक लाइकेन में जमा होते हैं और इसलिए हिरन के मांस में मौजूद होते हैं। विकिरण के सभी प्राकृतिक स्रोतों में सबसे महत्वपूर्ण 222 Rn है - 226 Ra के क्षय से उत्पन्न एक भारी अक्रिय गैस। यह मनुष्यों द्वारा प्राप्त प्राकृतिक विकिरण की लगभग आधी मात्रा के लिए जिम्मेदार है। में बना पृथ्वी की पपड़ी, यह गैस वातावरण में रिसकर पानी में प्रवेश करती है (यह अत्यधिक घुलनशील है)।

पोटेशियम 40 K का रेडियोधर्मी समस्थानिक पृथ्वी की पपड़ी में लगातार मौजूद रहता है, जो प्राकृतिक पोटेशियम (0.0119%) का हिस्सा है। मिट्टी से यह तत्व आता है मूल प्रक्रियापौधों और पौधों के खाद्य पदार्थों (अनाज, ताजी सब्जियां और फल, मशरूम) के साथ - शरीर में।

प्राकृतिक विकिरण का एक अन्य स्रोत ब्रह्मांडीय विकिरण (15%) है। पर्वतीय क्षेत्रों में वातावरण के सुरक्षात्मक प्रभाव में कमी के कारण इसकी तीव्रता बढ़ जाती है। प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण के स्रोत तालिका में सूचीबद्ध हैं। 33.4.

तालिका 33.4.प्राकृतिक रेडियोधर्मी पृष्ठभूमि का घटक

33.5. चिकित्सा में रेडियोन्यूक्लाइड का उपयोग

रेडिओन्युक्लिआइडअल्पायु वाले रासायनिक तत्वों के रेडियोधर्मी समस्थानिक कहलाते हैं। ऐसे समस्थानिक प्रकृति में मौजूद नहीं होते हैं, इसलिए उन्हें कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है। पर आधुनिक दवाईरेडियोन्यूक्लाइड का व्यापक रूप से नैदानिक ​​और चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है।

नैदानिक ​​अनुप्रयोग व्यक्तिगत अंगों द्वारा कुछ रासायनिक तत्वों के चयनात्मक संचय पर आधारित है। उदाहरण के लिए, आयोडीन थायरॉयड ग्रंथि में केंद्रित होता है, जबकि कैल्शियम हड्डियों में केंद्रित होता है।

शरीर में इन तत्वों के रेडियो आइसोटोप की शुरूआत से रेडियोधर्मी विकिरण द्वारा उनकी एकाग्रता के क्षेत्रों का पता लगाना संभव हो जाता है और इस प्रकार महत्वपूर्ण नैदानिक ​​​​जानकारी प्राप्त होती है। इस निदान पद्धति को कहा जाता है नामांकित परमाणु विधि द्वारा।

चिकित्सीय उपयोग रेडियोन्यूक्लाइड ट्यूमर कोशिकाओं पर आयनकारी विकिरण के विनाशकारी प्रभाव पर आधारित है।

1. गामा थेरेपी- गहरे स्थित ट्यूमर के विनाश के लिए उच्च-ऊर्जा -विकिरण (स्रोत 60 Co) का उपयोग। ताकि सतही रूप से स्थित ऊतक और अंग विनाशकारी प्रभाव के अधीन न हों, आयनकारी विकिरण का प्रभाव अलग-अलग सत्रों में अलग-अलग दिशाओं में किया जाता है।

2. अल्फा थेरेपी- α-कणों का चिकित्सीय उपयोग। इन कणों में एक महत्वपूर्ण रैखिक आयनीकरण घनत्व होता है और हवा की एक छोटी परत द्वारा भी अवशोषित किया जाता है। इसलिए, चिकित्सीय

अल्फा किरणों का उपयोग अंग की सतह के सीधे संपर्क में या अंदर (सुई के साथ) परिचय के साथ संभव है। सतही जोखिम के लिए, रेडॉन थेरेपी (222 आरएन) का उपयोग किया जाता है: त्वचा (स्नान), पाचन अंगों (पीने), श्वसन अंगों (साँस लेना) के संपर्क में।

कुछ मामलों में, औषधीय उपयोग α -कण न्यूट्रॉन फ्लक्स के उपयोग से जुड़े हैं। इस पद्धति के साथ, तत्वों को पहले ऊतक (ट्यूमर) में पेश किया जाता है, जिसके नाभिक, न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत उत्सर्जित करते हैं α -कण। उसके बाद, रोगग्रस्त अंग को न्यूट्रॉन फ्लक्स से विकिरणित किया जाता है। इस तरह से α -कण सीधे अंग के अंदर बनते हैं, जिस पर उनका विनाशकारी प्रभाव होना चाहिए।

तालिका 33.5 चिकित्सा में प्रयुक्त कुछ रेडियोन्यूक्लाइड की विशेषताओं को सूचीबद्ध करती है।

तालिका 33.5.आइसोटोप लक्षण वर्णन

33.6. कण त्वरक और चिकित्सा में उनका उपयोग

त्वरक- एक स्थापना जिसमें, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की क्रिया के तहत, उच्च ऊर्जा वाले आवेशित कणों के निर्देशित बीम (सैकड़ों केवी से सैकड़ों जीवी तक) प्राप्त होते हैं।

त्वरक बनाते हैं संकीर्णकिसी दिए गए ऊर्जा और एक छोटे से क्रॉस सेक्शन वाले कणों के बीम। यह आपको प्रदान करने की अनुमति देता है निर्देशितविकिरणित वस्तुओं पर प्रभाव।

चिकित्सा में त्वरक का उपयोग

विकिरण चिकित्सा और निदान के लिए चिकित्सा में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन त्वरक का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, स्वयं त्वरित कण और साथ में एक्स-रे विकिरण दोनों का उपयोग किया जाता है।

ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रेएक कण बीम को एक विशेष लक्ष्य पर निर्देशित करके प्राप्त किया जाता है, जो कि स्रोत है एक्स-रे. यह विकिरण एक्स-रे ट्यूब से बहुत अधिक फोटॉन ऊर्जा से भिन्न होता है।

सिंक्रोट्रॉन एक्स-रेरिंग एक्सेलेरेटर - सिंक्रोट्रॉन में इलेक्ट्रॉनों को तेज करने की प्रक्रिया में होता है। ऐसा विकिरण है एक उच्च डिग्रीअभिविन्यास।

तेज कणों की सीधी क्रिया उनकी उच्च मर्मज्ञ शक्ति से जुड़ी होती है। इस तरह के कण गंभीर क्षति के बिना सतह के ऊतकों से गुजरते हैं, और उनकी यात्रा के अंत में एक आयनकारी प्रभाव पड़ता है। उपयुक्त कण ऊर्जा का चयन करके, एक निश्चित गहराई पर ट्यूमर के विनाश को प्राप्त करना संभव है।

चिकित्सा में त्वरक के आवेदन के क्षेत्रों को तालिका में दिखाया गया है। 33.6.

तालिका 33.6.चिकित्सा और निदान में त्वरक का अनुप्रयोग

33.7. आयनकारी विकिरण की क्रिया की जैवभौतिक नींव

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, जैविक प्रणालियों पर रेडियोधर्मी विकिरण का प्रभाव संबंधित है अणुओं का आयनीकरण।कोशिकाओं के साथ विकिरण के संपर्क की प्रक्रिया को तीन क्रमिक चरणों (चरणों) में विभाजित किया जा सकता है।

1. शारीरिक अवस्था के होते हैं ऊर्जा अंतरणएक जैविक प्रणाली के अणुओं को विकिरण, जिसके परिणामस्वरूप उनका आयनीकरण और उत्तेजना होती है। इस चरण की अवधि 10 -16 -10 -13 सेकेंड है।

2. भौतिक रासायनिक चरण में विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाएं होती हैं जिससे उत्तेजित अणुओं और आयनों की अतिरिक्त ऊर्जा का पुनर्वितरण होता है। नतीजतन, अत्यधिक सक्रिय

उत्पाद: रासायनिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ कट्टरपंथी और नए आयन।

इस चरण की अवधि 10 -13 -10 -10 सेकेंड है।

3. रासायनिक चरण - यह एक दूसरे के साथ और आसपास के अणुओं के साथ रेडिकल और आयनों की बातचीत है। इस स्तर पर, विभिन्न प्रकार की संरचनात्मक क्षति होती है, जिससे जैविक गुणों में परिवर्तन होता है: झिल्ली की संरचना और कार्य बाधित होते हैं; डीएनए और आरएनए अणुओं में घाव होते हैं।

रासायनिक अवस्था की अवधि 10 -6 -10 -3 s है।

4. जैविक चरण। इस स्तर पर, अणुओं और उप-कोशिकीय संरचनाओं को नुकसान विभिन्न प्रकार के कार्यात्मक विकारों की ओर जाता है, एपोप्टोसिस तंत्र की कार्रवाई के परिणामस्वरूप या परिगलन के कारण समय से पहले कोशिका मृत्यु। जैविक अवस्था में प्राप्त क्षति विरासत में मिल सकती है।

जैविक अवस्था की अवधि कई मिनटों से लेकर दसियों वर्ष तक होती है।

हम जैविक चरण के सामान्य पैटर्न पर ध्यान देते हैं:

कम अवशोषित ऊर्जा के साथ बड़े उल्लंघन (एक व्यक्ति के लिए विकिरण की घातक खुराक शरीर को केवल 0.001 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करती है);

कोशिका के वंशानुगत तंत्र के माध्यम से बाद की पीढ़ियों पर कार्रवाई;

एक गुप्त, गुप्त अवधि विशेषता है;

कोशिकाओं के विभिन्न भागों में विकिरण के प्रति अलग-अलग संवेदनशीलता होती है;

सबसे पहले, विभाजित कोशिकाएं प्रभावित होती हैं, जो विशेष रूप से बच्चे के शरीर के लिए खतरनाक होती हैं;

एक वयस्क जीव के ऊतकों पर विनाशकारी प्रभाव, जिसमें एक विभाजन होता है;

प्रारंभिक उम्र बढ़ने की विकृति के साथ विकिरण की समानता बदल जाती है।

33.8. बुनियादी अवधारणाएं और सूत्र

तालिका निरंतरता

33.9. कार्य

1. यदि इस पदार्थ के 10,000 नाभिक 10 मिनट के भीतर सड़ जाते हैं तो दवा की क्रिया क्या है?

4. प्राचीन लकड़ी के नमूनों की उम्र लगभग 14 6 सी आइसोटोप की विशिष्ट सामूहिक गतिविधि से निर्धारित की जा सकती है। कितने साल पहले एक पेड़ को काटा गया था जिसका इस्तेमाल एक वस्तु बनाने के लिए किया गया था, अगर उसमें कार्बन की विशिष्ट द्रव्यमान गतिविधि बढ़ते पेड़ की विशिष्ट द्रव्यमान गतिविधि का 75% है? रेडॉन का अर्ध-आयु T = 5570 वर्ष है।

9. बाद में चेरनोबिल दुर्घटनाकुछ स्थानों पर, रेडियोधर्मी सीज़ियम-137 के साथ मिट्टी का संदूषण 45 सीआई/किमी 2 के स्तर पर था।

कितने वर्षों के बाद इन स्थानों पर गतिविधि घटकर 5 सीआई/किमी 2 के अपेक्षाकृत सुरक्षित स्तर पर आ जाएगी। सीज़ियम-137 का अर्ध-आयु T = 30 वर्ष है।

10. मानव थायरॉयड ग्रंथि में आयोडीन -131 की अनुमेय गतिविधि 5 एनसीआई से अधिक नहीं होनी चाहिए। कुछ लोगों में जो चेरनोबिल आपदा के क्षेत्र में थे, आयोडीन-131 की गतिविधि 800 एनसीआई तक पहुंच गई। गतिविधि कितने दिनों के बाद सामान्य हो गई? आयोडीन-131 की अर्ध-आयु 8 दिन है।

11. किसी जानवर में रक्त की मात्रा निर्धारित करने के लिए निम्न विधि का उपयोग किया जाता है। जानवर से रक्त की एक छोटी मात्रा ली जाती है, एरिथ्रोसाइट्स को प्लाज्मा से अलग किया जाता है और रेडियोधर्मी फास्फोरस के साथ एक समाधान में रखा जाता है, जिसे एरिथ्रोसाइट्स द्वारा आत्मसात किया जाता है। लेबल किए गए एरिथ्रोसाइट्स को जानवर के संचार प्रणाली में फिर से पेश किया जाता है, और कुछ समय बाद रक्त के नमूने की गतिविधि निर्धारित की जाती है।

इस घोल का V = 1 मिली किसी जानवर के खून में इंजेक्ट किया गया। इस खंड की प्रारंभिक गतिविधि A 0 = 7000 Bq थी। एक दिन बाद जानवर की नस से लिए गए 1 मिली रक्त की गतिविधि 38 दाल प्रति मिनट के बराबर थी। पशु के रक्त की मात्रा निर्धारित करें यदि रेडियोधर्मी फास्फोरस का आधा जीवन T = 14.3 दिन है।

व्याख्यान 16

भौतिकी के तत्व परमाणु नाभिक

प्रशन

1. रेडियोधर्मी क्षय का नियम।

परमाणु प्रतिक्रियाएं और उनके मुख्य प्रकार।

पैटर्न्स ,  तथा क्षय।

विकिरण की खुराक।

विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया।

6. संलयन प्रतिक्रियाएं (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं)।

1. रेडियोधर्मी क्षय का नियम

नीचे रेडियोधर्मी क्षय नाभिक के प्राकृतिक रेडियोधर्मी परिवर्तन को समझ सकेंगे, जो स्वतःस्फूर्त रूप से होता है।

क्षय के दौर से गुजर रहा एक परमाणु नाभिक कहलाता है मम मेरे, उभरता हुआ कोर है बच्चा.

रेडियोधर्मी क्षय का सिद्धांत सांख्यिकी के नियमों का पालन करता है। कोर की संख्या d एन,से समय की अवधि में विघटित टीइससे पहले टी+डी टी,समय अंतराल के समानुपाती d टीऔर संख्या एनसमय के अनुसार अधूरे नाभिक टी:

डी एन = – λ एनडी टी , (1)

λ  लगातार रेडियोधर्मी क्षय, s  1 ; माइनस साइन यह दर्शाता है कि क्षय प्रक्रिया के दौरान रेडियोधर्मी नाभिकों की कुल संख्या घट जाती है।

(2)

कहाँ पे एन 0 - प्रारंभिक संख्या कच्चाएक समय में नाभिक टी = 0;एनसंख्या कच्चाएक समय में नाभिक टी।

रेडियोधर्मी क्षय का नियम: एक घातांकीय नियम के अनुसार समय के साथ अक्षयित नाभिकों की संख्या घटती जाती है।

क्षय प्रक्रिया की तीव्रता दो मात्राओं की विशेषता है:

हाफ लाइफटी 1/2 वह समय जिसके दौरान रेडियोधर्मी नाभिकों की प्रारंभिक संख्या आधी हो जाती है;

औसत जीवनकाल τ एक रेडियोधर्मी नाभिक का.

. (3)

हाफ लाइफ, टी 1 /2
				4.510 9 वर्ष

कुल जीवनकाल d एनकोर है टी|डीएन| = λ एनटीओडी टी।इस अभिव्यक्ति को एकीकृत करके टी(अर्थात 0 से तक) और कोर की प्रारंभिक संख्या से विभाजित करें एन 0 , हम एक रेडियोधर्मी नाभिक का औसत जीवनकाल प्राप्त करते हैं:

. (4)

तालिका अभिन्न:

इस प्रकार, एक रेडियोधर्मी नाभिक का औसत जीवनकाल रेडियोधर्मी क्षय स्थिरांक का व्युत्क्रम होता है।

गतिविधिलेकिन एक रेडियोधर्मी स्रोत में न्यूक्लाइड 1 s में पदार्थ के नाभिक के साथ होने वाले क्षय की संख्या है:

बीक्यू - बेकरेल, (5)

1Bq न्यूक्लाइड की गतिविधि है, जिस पर 1 s में क्षय का एक कार्य होता है।

ऑफ-सिस्टम इकाई क्यूरी है [Ci]: 1[Ci] = 3.710 10 [Bq]।

रेडियोधर्मी क्षय तथाकथित विस्थापन नियमों के अनुसार होता है (वे आवेश और द्रव्यमान संख्या के संरक्षण के नियमों का परिणाम हैं), जो यह स्थापित करना संभव बनाता है कि किसी दिए गए मूल नाभिक के क्षय के परिणामस्वरूप कौन सा नाभिक उत्पन्न होता है।

-क्षय के लिए विस्थापन नियम:
. (6)

β-क्षय के लिए शिफ्ट नियम:
, (7)

कहाँ पे
- मातृ नाभिक; यू बाल नाभिक प्रतीक;
हीलियम नाभिक (α-कण); एक इलेक्ट्रॉन का प्रतीकात्मक पदनाम (इसका आवेश  . है) इ, और द्रव्यमान संख्या शून्य है)।

रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न नाभिक, बदले में, रेडियोधर्मी हो सकते हैं। यह रेडियोधर्मी परिवर्तनों की एक श्रृंखला या श्रृंखला की ओर जाता है। , एक स्थिर तत्व के साथ समाप्त। अंतिम न्यूक्लाइड हैं:
,
,
,
.

1. परमाणु प्रतिक्रियाएं और उनके मुख्य प्रकार

परमाणु प्रतिक्रिया – यह एक परमाणु नाभिक के दूसरे नाभिक या प्राथमिक कण के साथ परस्पर क्रिया की प्रक्रिया है, जिसमें नाभिक की संरचना और संरचना में परिवर्तन और द्वितीयक कणों की रिहाई होती है या γ– क्वांटम .

, , (8)

एक्स, यूप्रारंभिक और अंतिम नाभिक; से मध्यवर्ती यौगिक कोर; एक, बीबमबारी और उत्सर्जित कण।

पहली परमाणु प्रतिक्रिया 1919 में ई. रदरफोर्ड द्वारा की गई थी

(9)

परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान, कई संरक्षण कानून: संवेग, ऊर्जा, कोणीय संवेग, आवेश। इन शास्त्रीय संरक्षण कानूनों के अलावा, तथाकथित संरक्षण कानून परमाणु प्रतिक्रियाओं में सही है। बेरियन चार्ज (अर्थात, न्यूक्लियंस की संख्या - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन)।

परमाणु प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण

शामिल कणों के प्रकार के अनुसार :

न्यूट्रॉन के प्रभाव में ;

आवेशित कणों (प्रोटॉन, कण, आदि) की क्रिया के तहत;

क्वांटा के प्रभाव में।

2. कणों की ऊर्जा से जो उन्हें पैदा करते हैं :

कम ऊर्जा 1 ईवी (न्यूट्रॉन के साथ);

औसत ऊर्जा 1 MeV (क्वांटा, कणों के साथ);

उच्च ऊर्जा 10 3 MeV (नए प्राथमिक कणों का जन्म);

3. उनमें शामिल नाभिक के प्रकार के अनुसार:

प्रकाश नाभिक पर (A<50);

मध्यम कोर पर (50<А<100);

भारी नाभिक पर (ए> 100);

4. परमाणु परिवर्तनों की प्रकृति से :

न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ;

आवेशित कणों के उत्सर्जन के साथ;

अभिग्रहण अभिक्रियाएँ (विकिरणित क्वांटम)।

3. , और क्षय . की नियमितता

क्षय:सक्रिय मुख्य रूप से भारी तत्वों के नाभिक होते हैं ( लेकिन> 200, जेड > 82), उदाहरण के लिए:

(10)

कण तब बनता है जब दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन मिलते हैं, इसकी गति 1.410 7 …210 7 m/s है, जो 4.0…8.8 MeV की ऊर्जा के अनुरूप है।

गीगर-नट्टल कानून:
, (11)

आरदौड़ना, किसी पदार्थ में एक कण द्वारा पूरी तरह रुकने तक की दूरी;
.एक रेडियोधर्मी तत्व का आधा जीवन जितना छोटा होगा, परास उतना ही अधिक होगा, और इसलिए ऊर्जा कणों.

4.2 MeV की ऊर्जा वाला कण 8.8 MeV के कूलम्ब बलों के संभावित अवरोध से घिरा हुआ है। इसके प्रस्थान को क्वांटम यांत्रिकी में सुरंग प्रभाव द्वारा समझाया गया है।

 क्षय:इलेक्ट्रॉन का जन्म नाभिक के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है। इसलिये नाभिकों की संख्या में परिवर्तन नहीं होता है, परंतु जेड 1 से बढ़ जाता है, फिर न्यूट्रॉन में से एक इलेक्ट्रॉन के गठन और उत्सर्जन के साथ एक प्रोटॉन में बदल जाता है एंटीन्यूट्रिनो:

(12)

न्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ क्षय का सिद्धांत 1931 में पाउली द्वारा प्रस्तावित किया गया था और 1956 में प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी। इसकी एक उच्च मर्मज्ञ शक्ति है: 1 MeV की ऊर्जा के साथ एक न्यूट्रिनो 10 18 मीटर का पथ चलाता है!

क्षय:स्वतंत्र नहीं है, लेकिन और क्षय के साथ है।  स्पेक्ट्रम असतत है, यह तरंग द्वारा नहीं, बल्कि कणिका गुणों द्वारा विशेषता है।  क्वांटा, शून्य विश्राम द्रव्यमान वाला, बिना आवेश के, माध्यम में धीमा नहीं हो सकता, लेकिन या तो हो सकता है अवशोषित होना, या फैलने. विकिरण की बड़ी मर्मज्ञ शक्ति का उपयोग दोष का पता लगाने में किया जाता है।

N=N 0 e - t रेडियोधर्मी क्षय का नियम है, जहाँ N अधूरे नाभिकों की संख्या है, N 0 प्रारंभिक नाभिकों की संख्या है।

भौतिक अर्थक्षय स्थिरांक - प्रति इकाई समय में परमाणु क्षय की संभावना। रेडियोधर्मी नाभिक के लिए विशिष्ट जीवनकाल τ> 10 -14 s हैं। न्यूक्लियंस के उत्सर्जन के कारण नाभिक का जीवनकाल 10 -23 s< <10 -20 c. T 1/2 – период полураспада – время, за которое распадается половина начального количества ядер. Активность радиоактивного источника – число распадов в единицу времени: A=λN.

रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार। α - क्षय, क्षय योजना, क्षय पैटर्न।

रेडियोधर्मी क्षय अस्थिर परमाणु नाभिक के अन्य तत्वों के नाभिक में परिवर्तन की प्रक्रिया है, जो कणों के उत्सर्जन के साथ होती है।

रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार:

1)α - क्षय - हीलियम परमाणुओं के उत्सर्जन के साथ होता है।

2)β - क्षय - इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन।

3)γ - क्षय - नाभिक के राज्यों के बीच संक्रमण के दौरान फोटॉन का उत्सर्जन।

4) स्वतःस्फूर्त परमाणु विखंडन।

5) न्यूक्लियॉन रेडियोधर्मिता।

α - क्षय: A 2 X→ A-Y Z-2 Y+ 4 2 He. भारी नाभिकों में -क्षय देखा जाता है। α-क्षय का स्पेक्ट्रम असतत है। भागो लंबाई α - हवा में कण: 3-7cm; घने पदार्थों के लिए: 10 -5 मीटर टी 1/2 10 -7 एस ÷ 10 10 साल।

β - क्षय। योजनाएं β + , β - और के-कैप्चर। β की नियमितता - क्षय।

β - क्षय कमजोर अंतःक्रिया के कारण होता है। यह मजबूत नाभिक के संबंध में कमजोर है। फोटॉन को छोड़कर सभी कण कमजोर अंतःक्रिया में भाग लेते हैं। बिंदु नए कणों का अध: पतन है। टी 1/2 10 -2 एस ÷ 10 20 साल। न्यूट्रॉन का मुक्त पथ 10 19 किमी है।

β - क्षय में 3 प्रकार के क्षय शामिल हैं:

1) β - या इलेक्ट्रॉनिक। नाभिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। सामान्य रूप में:

ए 2 एक्स→ ए जेड -1 वाई+ 0 -1 ई+υ ई।

2)β+ या पॉज़िट्रॉन। इलेक्ट्रॉन एंटीपार्टिकल्स उत्सर्जित होते हैं - पॉज़िट्रॉन: 1 1 पी → 1 0 एन + 0 1 ई + υ ई - एक प्रोटॉन के न्यूट्रॉन में परिवर्तन की प्रतिक्रिया। प्रतिक्रिया अपने आप दूर नहीं होती है। प्रतिक्रिया का सामान्य दृश्य: A Z X→ A Z -1 Y+ 0 1 e+υ e । कृत्रिम रेडियोधर्मी नाभिक में देखा गया।

3) इलेक्ट्रॉनिक कब्जा। नाभिक का परिवर्तन होता है, K-शेल को पकड़ता है और न्यूट्रॉन में बदल जाता है: 1 1 p+ 0 -1 e→ 1 0 n+υ e । सामान्य दृश्य: A Z X+ 0 1 e→ A Z -1 Y+υ e । विद्युत कब्जा के परिणामस्वरूप, केवल एक कण नाभिक से बाहर निकलता है। विशेषता एक्स-रे विकिरण के साथ।

गतिविधि लेकिनन्यूक्लाइड(परमाणु नाभिक के लिए सामान्य नाम जो प्रोटॉन की संख्या में भिन्न होता है जेडऔर न्यूट्रॉन एन) एक रेडियोधर्मी स्रोत में 1 s में नमूने के नाभिक के साथ होने वाले क्षय की संख्या है:

गतिविधि की एसआई इकाई - Becquerel(बीक्यू): 1 बीक्यू न्यूक्लाइड की गतिविधि है, जिस पर 1 एस में क्षय का एक कार्य होता है। अब तक, परमाणु भौतिकी में, रेडियोधर्मी स्रोत में न्यूक्लाइड गतिविधि की एक ऑफ-सिस्टम इकाई का भी उपयोग किया जाता है - क्यूरी(सीआई): 1 सीआई = 3.710 10 बीक्यू।

रेडियोधर्मी क्षय तथाकथित के अनुसार होता है विस्थापन नियम,यह स्थापित करने की अनुमति देता है कि किसी दिए गए मूल नाभिक के क्षय के परिणामस्वरूप कौन सा नाभिक उत्पन्न होता है। ऑफसेट नियम:

जहाँ X मूल केंद्रक है, Y बेटी नाभिक का प्रतीक है, वह हीलियम नाभिक है (  -कण), इ-एक इलेक्ट्रॉन का प्रतीकात्मक पदनाम (इसका चार्ज -1 है, और इसकी द्रव्यमान संख्या शून्य है)। विस्थापन नियम दो कानूनों के परिणाम से ज्यादा कुछ नहीं हैं जो रेडियोधर्मी क्षय के दौरान होते हैं - संरक्षण आवेशऔर द्रव्यमान संख्या संरक्षण: उभरते हुए नाभिक और कणों के आवेशों (द्रव्यमान संख्या) का योग मूल नाभिक के आवेश (द्रव्यमान संख्या) के बराबर होता है।

28. क्षय की मुख्य नियमितताएँ। सुरंग प्रभाव। ए-विकिरण के गुण।

α क्षयपरमाणु नाभिक के सहज क्षय को एक बेटी नाभिक और एक α-कण (4 He परमाणु का नाभिक) कहा जाता है।

α-क्षय, एक नियम के रूप में, एक द्रव्यमान संख्या के साथ भारी नाभिक में होता है लेकिन 140 (हालांकि कुछ अपवाद भी हैं)। भारी नाभिक के अंदर, परमाणु बलों की संतृप्ति की संपत्ति के कारण, दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से मिलकर अलग-अलग α-कण बनते हैं। परिणामी α-कण अलग-अलग प्रोटॉन की तुलना में नाभिक के प्रोटॉन से कूलम्ब प्रतिकारक बलों की अधिक क्रिया के अधीन होता है। इसी समय, α-कण नाभिक के नाभिकों के प्रति अन्य नाभिकों की तुलना में कम नाभिकीय आकर्षण अनुभव करता है। नाभिक की सीमा पर परिणामी अल्फा कण संभावित अवरोध से अंदर की ओर परावर्तित होता है, लेकिन कुछ संभावना के साथ यह इसे दूर कर सकता है (सुरंग प्रभाव देखें) और बाहर उड़ सकता है। जैसे-जैसे अल्फा कण की ऊर्जा कम होती जाती है, संभावित अवरोध की पारगम्यता तेजी से घटती जाती है, इसलिए अल्फा क्षय की कम उपलब्ध ऊर्जा वाले नाभिक का जीवनकाल, अन्य चीजें समान होने पर, लंबा होता है।

α-क्षय के लिए सोडी का विस्थापन नियम:

α-क्षय के परिणामस्वरूप, तत्व को 2 कोशिकाओं द्वारा आवर्त सारणी की शुरुआत में स्थानांतरित कर दिया जाता है, बेटी नाभिक की द्रव्यमान संख्या 4 से घट जाती है।

सुरंग प्रभाव- उस स्थिति में एक माइक्रोपार्टिकल द्वारा संभावित अवरोध पर काबू पाना जब उसकी कुल ऊर्जा (सुरंग बनाने के दौरान अपरिवर्तित रहती है) बैरियर की ऊंचाई से कम होती है। सुरंग प्रभाव विशेष रूप से क्वांटम प्रकृति की एक घटना है, असंभव और यहां तक ​​कि शास्त्रीय यांत्रिकी के पूरी तरह से विपरीत है। तरंग प्रकाशिकी में सुरंग प्रभाव का एक एनालॉग एक प्रकाश तरंग का एक परावर्तक माध्यम (प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम की दूरी से अधिक) में प्रवेश हो सकता है, जब ज्यामितीय प्रकाशिकी के दृष्टिकोण से, कुल आंतरिक प्रतिबिंब होता है . टनलिंग की घटना परमाणु और आणविक भौतिकी में परमाणु नाभिक, ठोस अवस्था आदि के भौतिकी में कई महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को रेखांकित करती है।

सुरंग प्रभाव को अनिश्चितता संबंध द्वारा समझाया जा सकता है। के रूप में लिखा गया है:

यह दर्शाता है कि जब एक क्वांटम कण निर्देशांक के साथ सीमित होता है, अर्थात इसकी निश्चितता के साथ एक्स, इसकी गति पीकम निश्चित हो जाता है। बेतरतीब ढंग से, गति अनिश्चितता बाधा को दूर करने के लिए कण में ऊर्जा जोड़ सकती है। इस प्रकार, कुछ संभावना के साथ, एक क्वांटम कण बाधा में प्रवेश कर सकता है, जबकि कण की औसत ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है।

मानव ऊतक में एक मिलीमीटर से भी कम की गहराई तक अल्फा विकिरण में सबसे कम मर्मज्ञ शक्ति होती है (अल्फा कणों को अवशोषित करने के लिए, मोटे कागज की एक शीट पर्याप्त होती है)।

29. बी-क्षय और उसके गुणों की बुनियादी नियमितताएं। न्यूट्रिनो। इलेक्ट्रॉनिक कब्जा। (27 देखें)

बेकरेल ने सिद्ध किया कि β-किरणें इलेक्ट्रॉनों की एक धारा हैं। β-क्षय कमजोर अंतःक्रिया की अभिव्यक्ति है।

β-क्षय(अधिक सटीक रूप से, बीटा माइनस क्षय, -डेके) एक रेडियोधर्मी क्षय है, जिसमें नाभिक से एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो का उत्सर्जन होता है।

β क्षय एक इंट्रान्यूक्लियॉन प्रक्रिया है। यह इनमें से किसी एक के परिवर्तन के परिणामस्वरूप होता है डी-नाभिक के न्यूट्रॉनों में से एक में क्वार्क तुम-क्वार्क; इस मामले में, न्यूट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ एक प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाता है:

क्षय के लिए सोडी का विस्थापन नियम:

क्षय के बाद, तत्व को 1 सेल द्वारा आवर्त सारणी के अंत में स्थानांतरित कर दिया जाता है (परमाणु आवेश एक से बढ़ जाता है), जबकि नाभिक की द्रव्यमान संख्या में परिवर्तन नहीं होता है।

अन्य प्रकार के बीटा क्षय भी हैं। पॉज़िट्रॉन क्षय (बीटा प्लस क्षय) में, नाभिक एक पॉज़िट्रॉन और एक न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है। इस मामले में, नाभिक का आवेश एक से कम हो जाता है (नाभिक एक कोशिका को आवर्त सारणी की शुरुआत में स्थानांतरित कर देता है)। पॉज़िट्रॉन क्षय हमेशाएक प्रतिस्पर्धी प्रक्रिया के साथ - इलेक्ट्रॉन कैप्चर (जब नाभिक परमाणु खोल से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ता है और एक न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है, जबकि नाभिक का चार्ज भी एक से कम हो जाता है)। हालांकि, इसका विलोम सत्य नहीं है: कई न्यूक्लाइड, जिनके लिए पॉज़िट्रॉन क्षय निषिद्ध है, इलेक्ट्रॉन कैप्चर का अनुभव करते हैं। रेडियोधर्मी क्षय का सबसे दुर्लभ ज्ञात प्रकार डबल बीटा क्षय है, जिसे आज तक केवल दस न्यूक्लाइड के लिए पाया गया है, जिसका आधा जीवन 10 19 वर्ष से अधिक है। सभी प्रकार के बीटा क्षय नाभिक की द्रव्यमान संख्या को संरक्षित करते हैं।

न्युट्रीनो- एक अर्ध-पूर्णांक स्पिन के साथ एक तटस्थ मौलिक कण, केवल कमजोर और गुरुत्वाकर्षण बातचीत में भाग लेता है, और लेप्टान के वर्ग से संबंधित है।

इलेक्ट्रॉनिक पकड़, इकब्जा - परमाणु नाभिक के बीटा क्षय के प्रकारों में से एक। इलेक्ट्रॉन कैप्चर में, नाभिक का एक प्रोटॉन एक परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन को पकड़ लेता है और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करते हुए न्यूट्रॉन में बदल जाता है। फिर नाभिक का आवेश एक से कम हो जाता है। अन्य सभी प्रकार के बीटा क्षय की तरह नाभिक की द्रव्यमान संख्या में कोई परिवर्तन नहीं होता है। यह प्रक्रिया प्रोटॉन-समृद्ध नाभिक की विशेषता है। यदि माता-पिता और बच्चे के परमाणु (बीटा क्षय की उपलब्ध ऊर्जा) के बीच ऊर्जा अंतर 1.022 MeV (एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का दोगुना) से अधिक है, तो इलेक्ट्रॉन कैप्चर हमेशा एक अन्य प्रकार के बीटा क्षय, पॉज़िट्रॉन क्षय के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। उदाहरण के लिए, रुबिडियम-83 को केवल इलेक्ट्रॉन कैप्चर (उपलब्ध ऊर्जा लगभग 0.9 MeV) के माध्यम से क्रिप्टन -83 में परिवर्तित किया जाता है, जबकि सोडियम -22 इलेक्ट्रॉन कैप्चर और पॉज़िट्रॉन क्षय (उपलब्ध ऊर्जा लगभग 2.8 MeV) दोनों के माध्यम से नियॉन -22 में बदल जाता है।

चूंकि इलेक्ट्रॉन कैप्चर के दौरान नाभिक (यानी, परमाणु चार्ज) में प्रोटॉन की संख्या कम हो जाती है, यह प्रक्रिया आवर्त सारणी की शुरुआत के करीब स्थित एक रासायनिक तत्व के नाभिक को दूसरे तत्व के नाभिक में बदल देती है।

इलेक्ट्रॉन कैप्चर के लिए सामान्य सूत्र

30. नाभिक और उसके गुणों का -विकिरण। पदार्थ के साथ γ-विकिरण की परस्पर क्रिया। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े का उद्भव और विनाश।

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि  -विकिरण एक स्वतंत्र प्रकार की रेडियोधर्मिता नहीं है, बल्कि केवल साथ देता है  - तथा  -क्षय और परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान, आवेशित कणों के मंदी के दौरान, उनके क्षय आदि के दौरान भी होता है।  - स्पेक्ट्रम एक रेखा है।  -स्पेक्ट्रम एक संख्या का वितरण है  - ऊर्जा में क्वांटा। पृथक्ता  -स्पेक्ट्रम मौलिक महत्व का है, क्योंकि यह परमाणु नाभिक की ऊर्जा अवस्थाओं की विसंगति का प्रमाण है।

अब यह दृढ़ता से स्थापित हो गया है कि  -विकिरण बच्चे (और माता-पिता नहीं) नाभिक द्वारा उत्सर्जित होता है। अपने गठन के समय बेटी नाभिक, उत्तेजित होकर, उत्सर्जन के साथ जमीनी अवस्था में चला जाता है  -विकिरण। जमीनी अवस्था में लौटकर, उत्तेजित नाभिक मध्यवर्ती अवस्थाओं की एक श्रृंखला से गुजर सकता है, इसलिए  -एक ही रेडियोधर्मी समस्थानिक के विकिरण में कई समूह हो सकते हैं  -क्वांटा अपनी ऊर्जा में एक दूसरे से भिन्न होता है।

पर  - विकिरण लेकिनतथा जेडगुठली नहीं बदलती है, इसलिए इसे किसी भी विस्थापन नियमों द्वारा वर्णित नहीं किया गया है।  - अधिकांश नाभिकों का विकिरण इतना लघु-तरंग दैर्ध्य होता है कि इसके तरंग गुण बहुत कमजोर रूप से प्रकट होते हैं। यहाँ, corpuscular गुण सामने आते हैं, इसलिए  -विकिरण को कणों की धारा माना जाता है -  -क्वांटा। विभिन्न नाभिकों के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान  -क्वांटा में 10 केवी से 5 मेव तक की ऊर्जा होती है।

एक उत्तेजित अवस्था में एक नाभिक केवल उत्सर्जक द्वारा ही नहीं, जमीनी अवस्था में जा सकता है  -क्वांटम, लेकिन उत्तेजना ऊर्जा के प्रत्यक्ष हस्तांतरण के साथ (पूर्व उत्सर्जन के बिना)  -क्वांटम) एक ही परमाणु के इलेक्ट्रॉनों में से एक के लिए। यह तथाकथित पैदा करता है रूपांतरण इलेक्ट्रॉन।घटना को ही कहा जाता है आंतरिक रूपांतरण।आंतरिक रूपांतरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो प्रतिस्पर्धा करती है  -विकिरण।

रूपांतरण इलेक्ट्रॉन असतत ऊर्जा मूल्यों के अनुरूप होते हैं, जो इलेक्ट्रॉन के कार्य कार्य पर निर्भर करते हैं जिससे इलेक्ट्रॉन निकल जाता है, और ऊर्जा पर इ,उत्तेजित अवस्था से जमीनी अवस्था में संक्रमण के दौरान केन्द्रक द्वारा दिया जाता है। अगर सारी ऊर्जा इरूप में बाहर खड़ा है  -क्वांटम, फिर विकिरण आवृत्ति  ज्ञात संबंध से निर्धारित होता है ई = एच।यदि आंतरिक रूपांतरण इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं, तो उनकी ऊर्जा बराबर होती है ई-ए के, ई-ए एल, ....कहाँ पे ए के, ए एल, ... -इलेक्ट्रॉन का कार्य फलन प्रति-तथा ली-खोल। रूपांतरण इलेक्ट्रॉनों की मोनोएनेरगेटिक प्रकृति उन्हें . से अलग करना संभव बनाती है  -इलेक्ट्रॉन, जिसका स्पेक्ट्रम निरंतर है। एक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले परमाणु के आंतरिक कोश पर जो रिक्तता है, वह ऊपर के कोशों से इलेक्ट्रॉनों से भर जाएगी। इसलिए, आंतरिक रूपांतरण हमेशा विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन के साथ होता है।

 -क्वांटम, शून्य आराम द्रव्यमान वाले, माध्यम में धीमा नहीं हो सकते हैं, इसलिए, गुजरते समय  - पदार्थ के माध्यम से विकिरण, वे या तो इसके द्वारा अवशोषित या बिखरे हुए होते हैं।  -क्वांटा में विद्युत आवेश नहीं होता है और इस प्रकार कूलम्ब बलों के प्रभाव का अनुभव नहीं होता है। बीम पास करते समय  -क्वांटा पदार्थ के माध्यम से, उनकी ऊर्जा नहीं बदलती है, लेकिन टकराव के परिणामस्वरूप तीव्रता कमजोर हो जाती है, जिसके परिवर्तन का वर्णन घातीय कानून द्वारा किया जाता है मैं=मैं 0ई- x (मैं 0 और मैं- तीव्रता  -एक मोटाई के साथ अवशोषित सामग्री की परत के प्रवेश और निकास पर विकिरण एक्स, -अवशोषण गुणांक)। इसलिये  विकिरण सबसे मर्मज्ञ विकिरण है, तब  कई पदार्थों के लिए - एक बहुत छोटा मूल्य;  पदार्थ के गुणों और ऊर्जा पर निर्भर करता है  -क्वांटा।

 -क्वांटा, पदार्थ से गुजरते हुए, पदार्थ के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन खोल और उनके नाभिक दोनों के साथ बातचीत कर सकता है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, यह साबित होता है कि मार्ग के साथ आने वाली मुख्य प्रक्रियाएं  -पदार्थ के माध्यम से विकिरण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, कॉम्पटन प्रभाव (कॉम्पटन प्रकीर्णन) और इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े का निर्माण है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, या फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण  - विकिरण,वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक परमाणु अवशोषित करता है  -क्वांटम और एक इलेक्ट्रॉन का उत्सर्जन करता है। चूंकि इलेक्ट्रॉन परमाणु के आंतरिक गोले में से एक से बाहर खटखटाया जाता है, खाली स्थान ऊपर के गोले से इलेक्ट्रॉनों से भर जाता है, और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव विशेषता एक्स-रे विकिरण के साथ होता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव निम्न-ऊर्जा क्षेत्र में प्रमुख अवशोषण तंत्र है  -क्वांटा ( ई 100 केवी)। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव केवल बाध्य इलेक्ट्रॉनों पर ही हो सकता है, क्योंकि एक मुक्त इलेक्ट्रॉन अवशोषित नहीं कर सकता  -क्वांटम, जबकि ऊर्जा और संवेग के संरक्षण के नियम एक साथ संतुष्ट नहीं होते हैं।

जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है  -क्वांटा ( ई 0.5 MeV) फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना बहुत कम है और बातचीत का मुख्य तंत्र  -क्वांटा पदार्थ के साथ है कॉम्पटन स्कैटेरिंग.

पर ई>एल,02 मेव=2 मैं ई सी 2 (टी ई -एक इलेक्ट्रॉन का शेष द्रव्यमान) में इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के गठन की प्रक्रिया विद्युत क्षेत्रनाभिक इस प्रक्रिया की संभावना आनुपातिक है जेड 2 और वृद्धि के साथ बढ़ता है ई. इसलिए, जब ई10 MeV मुख्य अंतःक्रियात्मक प्रक्रिया  -किसी भी पदार्थ में विकिरण है इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े बनते हैं।

अगर ऊर्जा  -क्वांटम नाभिक (7-8 MeV) में न्यूक्लियंस की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक हो जाता है, फिर अवशोषण के परिणामस्वरूप  - क्वांटम देखा जा सकता है परमाणु फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव- न्यूक्लियंस में से एक के न्यूक्लियस से इजेक्शन, सबसे अधिक बार एक न्यूट्रॉन।

महान मर्मज्ञ शक्ति  - विकिरण का उपयोग गामा दोष का पता लगाने में किया जाता है - विभिन्न अवशोषण पर आधारित एक दोष का पता लगाने की विधि  -विकिरण जब यह समान दूरी पर फैलता है अलग वातावरण. दोषों का स्थान और आकार (गुहा, दरारें, आदि) पारभासी उत्पाद के विभिन्न भागों से गुजरने वाले विकिरण की तीव्रता में अंतर से निर्धारित होता है।

प्रभाव  - किसी पदार्थ पर विकिरण (साथ ही अन्य प्रकार के आयनकारी विकिरण) की विशेषता होती है आयनकारी विकिरण की खुराक. अलग होना:

अवशोषित विकिरण खुराक - भौतिक मात्रा, विकिरणित पदार्थ के द्रव्यमान के लिए विकिरण ऊर्जा के अनुपात के बराबर।

अवशोषित विकिरण खुराक की इकाई - स्लेटी(Gy)*: 1 Gy= 1 J/kg - विकिरण की खुराक जिस पर 1 J के किसी भी आयनकारी विकिरण की ऊर्जा को 1 किलो वजन वाले विकिरणित पदार्थ में स्थानांतरित किया जाता है।

31. ट्रांसयूरेनियम तत्व प्राप्त करना। परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं के बुनियादी नियम।

ट्रांसयूरेन तत्व, रासायनिक तत्वमें स्थित आवधिक प्रणालीयूरेनियम के बाद, यानी के साथ परमाणु क्रमांक जेड >92.

सभी ट्रांसयूरेनियम तत्वों को परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा संश्लेषित किया गया है (प्रकृति में केवल एनपी और पु की मात्रा का पता लगाया गया है)। ट्रांसयूरेनियम तत्व रेडियोधर्मी हैं; बढ़ते हुए जेडहाफ लाइफ टी 1/2ट्रांसयूरेनियम तत्वों में तेजी से कमी आई है।

1932 में, न्यूट्रॉन की खोज के बाद, यह सुझाव दिया गया था कि जब यूरेनियम को न्यूट्रॉन से विकिरणित किया गया था, तो पहले ट्रांसयूरेनियम तत्वों के आइसोटोप का निर्माण किया जाना चाहिए। और 1940 में, ई. मैकमिलन और एफ. एबलसन ने परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग करके नेप्च्यूनियम (क्रमांक 93) को संश्लेषित किया और इसके सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक और रेडियोधर्मी गुणों का अध्ययन किया। उसी समय, अगले ट्रांसयूरेनियम तत्व, प्लूटोनियम की खोज हुई। दोनों नए तत्वों के नाम सौरमंडल के ग्रहों के नाम पर रखे गए।

101 तक और सहित सभी ट्रांसयूरेनियम तत्वों को प्रकाश बमबारी कणों के उपयोग के माध्यम से संश्लेषित किया गया था: न्यूट्रॉन, ड्यूटेरॉन और अल्फा कण। संश्लेषण प्रक्रिया में न्यूट्रॉन या आवेशित कणों के प्रवाह के साथ लक्ष्य को विकिरणित करना शामिल था। यदि लक्ष्य के रूप में यू का उपयोग किया जाता है, तो परमाणु रिएक्टरों में या परमाणु उपकरणों के विस्फोट के दौरान उत्पन्न शक्तिशाली न्यूट्रॉन फ्लक्स की मदद से, सभी ट्रांसयूरेनियम तत्वों को प्राप्त करना संभव है, Fm तक ( जेड= 100) समावेशी। तत्वों के साथ जेडसंश्लेषित तत्व से 1 या 2 कम। 1940 और 1955 के बीच जी सीबॉर्ग के नेतृत्व में अमेरिकी वैज्ञानिकों ने नौ नए तत्वों को संश्लेषित किया जो प्रकृति में मौजूद नहीं हैं: एनपी (नेप्च्यूनियम), पु (प्लूटोनियम), एम (एमेरिकियम), सीएम (क्यूरियम), बीके (बर्केलियम), सीएफ (कैलिफोर्नियम), ईएस ( आइंस्टीनियम), एफएम (फर्मियम), एमडी (मेंडेलीवियम)। 1951 में, जी. सीबॉर्ग और ई.एम. मैकमिलन को सम्मानित किया गया नोबेल पुरुस्कार"ट्रांसयूरेनियम तत्वों के रसायन विज्ञान में उनकी खोजों के लिए।"

भारी के संश्लेषण के लिए विधि की संभावनाएं रेडियोधर्मी तत्व, जिसमें प्रकाश कणों के साथ विकिरण का उपयोग किया जाता है, सीमित हैं, यह नाभिक प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है जेड> 100. Z = 101 (मेंडेलीवियम) वाले तत्व की खोज 1955 में त्वरित a-कणों के साथ 253 99E (आइंस्टीनियम) को विकिरणित करके की गई थी। जैसे-जैसे हम उच्च मूल्यों की ओर बढ़ते गए, नए ट्रांसयूरेनियम तत्वों का संश्लेषण अधिक कठिन होता गया जेड. उनके समस्थानिकों के आधे जीवन के मान छोटे और छोटे निकले।

परमाणु प्रतिक्रिया - परमाणु नाभिक के परिवर्तन की प्रक्रिया, जो तब होती है जब वे बातचीत करते हैं प्राथमिक कण, गामा किरणें और एक दूसरे के साथ, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान, निम्नलिखित कानून पूरे होते हैं: विद्युत आवेश का संरक्षण और नाभिकों की संख्या, ऊर्जा का संरक्षण और

संवेग संरक्षण, कोणीय संवेग संरक्षण, समता संरक्षण, और

समस्थानिक स्पिन।

विखंडन प्रतिक्रिया - एक परमाणु नाभिक का कई हल्के नाभिकों में विभाजन। विभाजन मजबूर और सहज हैं।

संलयन प्रतिक्रिया प्रकाश नाभिक का एक में संलयन है। यह प्रतिक्रिया केवल 10 8 K के क्रम पर उच्च तापमान पर होती है, और इसे थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया कहा जाता है।

प्रतिक्रिया क्यू की ऊर्जा उपज परमाणु प्रतिक्रिया से पहले और बाद में सभी कणों की कुल बाकी ऊर्जाओं के बीच का अंतर है। यदि Q > 0, तो परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान कुल विश्राम ऊर्जा घट जाती है। ऐसी परमाणु प्रतिक्रियाओं को बहिर्जात कहा जाता है। वे कणों की मनमाने ढंग से छोटी प्रारंभिक गतिज ऊर्जा पर आगे बढ़ सकते हैं। इसके विपरीत, Q . के लिए<0 часть исходной кинетической энергии частиц превращается в энергию покоя. Такие ядерные реакции называются эндоэнергетическими. Для их протекания необходимо, чтобы кинетическая энергия частиц превышала некоторую величину.

32. विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया। नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया। परमाणु रिऐक्टर।

नाभिकीय विखंडन के दौरान उत्सर्जित द्वितीयक न्यूट्रॉन नए विखंडन की घटनाओं का कारण बन सकते हैं, जिससे यह संभव हो जाता है विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया- एक परमाणु प्रतिक्रिया जिसमें प्रतिक्रिया करने वाले कण इस प्रतिक्रिया के उत्पाद के रूप में बनते हैं। विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया की विशेषता है गुणन कारक कन्यूट्रॉन, जो किसी पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या के अनुपात के बराबर है, पिछली पीढ़ी में उनकी संख्या के अनुपात के बराबर है। आवश्यक शर्तएक विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास के लिए है आवश्यकता के 1.

यह पता चला है कि सभी परिणामी माध्यमिक न्यूट्रॉन बाद के परमाणु विखंडन का कारण नहीं बनते हैं, जिससे गुणन कारक में कमी आती है। सबसे पहले, परिमित आयामों के कारण सार(वह स्थान जहां श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है) और न्यूट्रॉन की उच्च मर्मज्ञ शक्ति, उनमें से कुछ किसी भी नाभिक द्वारा कब्जा किए जाने से पहले कोर छोड़ देंगे। दूसरे, न्यूट्रॉन का एक हिस्सा गैर-विघटनकारी अशुद्धियों के नाभिक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो हमेशा कोर में मौजूद होते हैं। इसके अलावा, विखंडन के साथ, विकिरण कैप्चर और अकुशल प्रकीर्णन की प्रतिस्पर्धी प्रक्रियाएं हो सकती हैं।

गुणन कारक विखंडनीय सामग्री की प्रकृति पर निर्भर करता है, और किसी दिए गए आइसोटोप के लिए, इसकी मात्रा पर, साथ ही साथ सक्रिय क्षेत्र के आकार और आकार पर निर्भर करता है। सक्रिय क्षेत्र के न्यूनतम आयाम जिस पर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है, कहलाती है महत्वपूर्ण आयाम।कार्यान्वयन के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण आकारों की प्रणाली में स्थित विखंडनीय सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान श्रृंखला अभिक्रिया,बुलाया क्रांतिक द्रव्यमान।

श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के विकास की दर अलग है। होने देना टी -एक पीढ़ी का औसत जीवनकाल, और एन-किसी दी गई पीढ़ी में न्यूट्रॉन की संख्या। अगली पीढ़ी में इनकी संख्या होती है केएन, टी.ई. प्रति पीढ़ी न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि डीएन = केएन-एन = एन(क-एक)। समय की प्रति इकाई न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि, यानी श्रृंखला प्रतिक्रिया की वृद्धि दर,

समाकलन (266.1), हम प्राप्त करते हैं

कहाँ पे एन 0 प्रारंभिक समय में न्यूट्रॉन की संख्या है, और एन-एक बार में उनकी संख्या टी। एनसंकेत द्वारा परिभाषित किया गया है ( क-एक)। पर कश्मीर> 1 आ रहा है विकासशील प्रतिक्रिया, विभाजनों की संख्या लगातार बढ़ती जाती है और प्रतिक्रिया विस्फोटक हो सकती है। पर क=1 जाता है आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया, जिस पर समय के साथ न्यूट्रॉनों की संख्या में परिवर्तन नहीं होता है। पर क<1 идет затухающая реакция.

श्रृंखला प्रतिक्रियाओं में विभाजित हैं कामयाबतथा अप्रबंधित।उदाहरण के लिए, परमाणु बम का विस्फोट एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया है। भंडारण के दौरान एक परमाणु बम को फटने से बचाने के लिए, इसमें यू (या पु) को दो भागों में विभाजित किया जाता है, जो एक दूसरे से दूर होते हैं, जिनका द्रव्यमान क्रिटिकल से कम होता है। फिर, एक साधारण विस्फोट की मदद से, ये द्रव्यमान एक-दूसरे के पास पहुंचते हैं, विखंडनीय सामग्री का कुल द्रव्यमान अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है, और एक विस्फोटक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है, जिसमें बड़ी मात्रा में ऊर्जा और महान विनाश की तात्कालिक रिहाई होती है। विस्फोटक प्रतिक्रिया उपलब्ध स्वतःस्फूर्त विखंडन न्यूट्रॉन या ब्रह्मांडीय विकिरण न्यूट्रॉन के कारण शुरू होती है। परमाणु रिएक्टरों में नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाएं की जाती हैं।

प्रकृति में तीन समस्थानिक हैं जो परमाणु ईंधन के रूप में काम कर सकते हैं (यू: प्राकृतिक यूरेनियम में लगभग 0.7%) या इसके उत्पादन के लिए कच्चे माल (थ और यू: प्राकृतिक यूरेनियम में लगभग 99.3% होता है)। कृत्रिम परमाणु ईंधन यू प्राप्त करने के लिए प्रारंभिक उत्पाद के रूप में कार्य करता है (प्रतिक्रिया देखें (265.2)), और यू, दो क्रमिक माध्यम से न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है  – -क्षय - पु नाभिक में परिवर्तन के लिए:

प्रतिक्रियाएं (266.2) और (265.2), इस प्रकार, विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में परमाणु ईंधन के प्रजनन की एक वास्तविक संभावना को खोलती हैं।

परमाणु रिऐक्टर- यह एक ऐसा उपकरण है जिसमें ऊर्जा की रिहाई के साथ एक नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया की जाती है। पहला परमाणु रिएक्टर ई. फर्मी के नेतृत्व में संयुक्त राज्य अमेरिका में दिसंबर 1942 में बनाया और लॉन्च किया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका के बाहर बनाया गया पहला रिएक्टर ZEEP था, जिसे सितंबर 1945 में कनाडा में लॉन्च किया गया था। यूरोप में, पहला परमाणु रिएक्टर F-1 इंस्टॉलेशन था, जिसे I. V. Kurchatov के नेतृत्व में मास्को में 25 दिसंबर, 1946 को लॉन्च किया गया था।

1978 तक, दुनिया में विभिन्न प्रकार के लगभग सौ परमाणु रिएक्टर पहले से ही काम कर रहे थे। किसी भी परमाणु रिएक्टर के घटक हैं: परमाणु ईंधन के साथ एक कोर, आमतौर पर एक न्यूट्रॉन परावर्तक, एक शीतलक, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली, विकिरण सुरक्षा, एक रिमोट कंट्रोल सिस्टम से घिरा होता है। परमाणु रिएक्टर की मुख्य विशेषता इसकी शक्ति है। 1 मेगावाट की शक्ति एक श्रृंखला प्रतिक्रिया से मेल खाती है जिसमें 1 सेकंड में 3·10 16 विखंडन घटनाएं होती हैं।

33. थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन। तारा ऊर्जा। नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाहल्के नाभिकों के भारी नाभिकों में संलयन की प्रतिक्रिया है।

इसके कार्यान्वयन के लिए, यह आवश्यक है कि प्रारंभिक नाभिक या प्रकाश नाभिक एक दूसरे के पास आकर्षण के परमाणु बलों (यानी, 10 -15 मीटर की दूरी तक) की कार्रवाई के दायरे के बराबर या उससे कम दूरी तक पहुंचें। नाभिक के इस तरह के पारस्परिक दृष्टिकोण को कूलम्ब प्रतिकारक बलों द्वारा सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के बीच कार्य करने से रोका जाता है। संलयन प्रतिक्रिया होने के लिए, उच्च घनत्व वाले पदार्थ को अल्ट्राहाई तापमान (सैकड़ों लाखों केल्विन के क्रम में) तक गर्म करना आवश्यक है ताकि नाभिक की तापीय गति की गतिज ऊर्जा कूलम्ब प्रतिकारक को दूर करने के लिए पर्याप्त हो। ताकतों। ऐसे तापमान पर पदार्थ प्लाज्मा के रूप में मौजूद रहता है। चूंकि संलयन केवल बहुत उच्च तापमान पर हो सकता है, परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं को थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं कहा जाता है (ग्रीक से। थर्मिया"गर्मी, गर्मी")।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं से भारी ऊर्जा निकलती है। उदाहरण के लिए, हीलियम के निर्माण के साथ ड्यूटेरियम संलयन की प्रतिक्रिया में

3.2 MeV ऊर्जा मुक्त होती है। ट्रिटियम के निर्माण के साथ ड्यूटेरियम संश्लेषण की प्रतिक्रिया में

4.0 MeV ऊर्जा निकलती है, और प्रतिक्रिया में

17.6 MeV ऊर्जा निकलती है।

नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन (टीसीबी) - ऊर्जा प्राप्त करने के लिए लाइटर से भारी परमाणु नाभिक का संश्लेषण, जो विस्फोटक थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन (थर्मोन्यूक्लियर विस्फोटक उपकरणों में प्रयुक्त) के विपरीत नियंत्रित होता है। नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन पारंपरिक परमाणु ऊर्जा से भिन्न होता है जिसमें उत्तरार्द्ध एक विखंडन प्रतिक्रिया का उपयोग करता है, जिसके दौरान भारी नाभिक से हल्के नाभिक प्राप्त होते हैं। नियंत्रित संलयन के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य परमाणु प्रतिक्रियाओं में ड्यूटेरियम (2 एच) और ट्रिटियम (3 एच), और लंबी अवधि में हीलियम -3 (3 हे) और बोरॉन -11 (11 बी) का उपयोग किया जाएगा।

34. प्राथमिक कणों के पंजीकरण के स्रोत और तरीके। बातचीत के प्रकार और प्राथमिक कणों के वर्ग। एंटीपार्टिकल्स।

गीगर काउंटर
- रेडियोधर्मी कणों (मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों) की संख्या की गणना करने का कार्य करता है।

यह गैस (आर्गन) से भरी एक कांच की नली होती है जिसके अंदर दो इलेक्ट्रोड (कैथोड और एनोड) होते हैं।
एक कण के पारित होने के दौरान, गैस का प्रभाव आयनीकरण होता है और एक विद्युत प्रवाह होता है।

लाभ:
- कॉम्पैक्टनेस
- क्षमता
- प्रदर्शन
- उच्च सटीकता (10000 कण / एस)।
कहाँ उपयोग किया जाता है:
- जमीन पर, परिसरों, कपड़ों, उत्पादों आदि में रेडियोधर्मी संदूषण का पंजीकरण।
- रेडियोधर्मी सामग्री भंडारण सुविधाओं पर या परमाणु रिएक्टरों के संचालन के साथ
- रेडियोधर्मी अयस्क (यू, थ) के निक्षेपों की खोज करते समय

बादल कक्ष
- कणों (पटरियों) के पारित होने से निशान का निरीक्षण और फोटोग्राफ करने का कार्य करता है।
कक्ष का आंतरिक आयतन सुपरसैचुरेटेड अवस्था में अल्कोहल या पानी के वाष्प से भरा होता है:
जब पिस्टन को नीचे किया जाता है, तो कक्ष के अंदर दबाव कम हो जाता है और तापमान कम हो जाता है, रुद्धोष्म प्रक्रिया के परिणामस्वरूप सुपरसैचुरेटेड भाप बनती है।
कण के पारित होने के मार्ग के साथ नमी की बूंदें संघनित होती हैं और एक ट्रैक बनता है - एक दृश्य निशान।
जब एक कैमरा चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो ट्रैक का उपयोग किसी कण की ऊर्जा, वेग, द्रव्यमान और आवेश को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

एक उड़ने वाले रेडियोधर्मी कण की विशेषताओं को ट्रैक की लंबाई और मोटाई, चुंबकीय क्षेत्र में इसकी वक्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है।
उदाहरण के लिए, एक अल्फा कण एक सतत मोटा ट्रैक देता है,
प्रोटॉन - पतला ट्रैक,
इलेक्ट्रॉन-बिंदीदार ट्रैक।

बुलबुला कक्ष

क्लाउड चैम्बर वैरिएंट

पिस्टन में तेज कमी के साथ, उच्च दबाव में द्रव अतितापित अवस्था में चला जाता है। निशान के साथ कण की तीव्र गति के साथ, वाष्प के बुलबुले बनते हैं, अर्थात। तरल उबलता है, ट्रैक दिखाई देता है।
क्लाउड चैंबर पर लाभ:
- माध्यम का उच्च घनत्व, इसलिए छोटे ट्रैक
- कण कक्ष में फंस जाते हैं और कणों का आगे अवलोकन किया जा सकता है
- और अधिक गति।
मोटी परत वाले फोटोग्राफिक इमल्शन की विधि
- कणों को पंजीकृत करने का कार्य करता है
- आपको लंबे समय तक जोखिम के कारण दुर्लभ घटनाओं को दर्ज करने की अनुमति देता है।
फोटोग्राफिक इमल्शन में सिल्वर ब्रोमाइड के बड़ी मात्रा में माइक्रोक्रिस्टल होते हैं।
आने वाले कण फोटोग्राफिक इमल्शन की सतह को आयनित करते हैं। चार्ज कणों की कार्रवाई के तहत AgBr क्रिस्टल विघटित हो जाते हैं, और विकास पर, एक कण, एक ट्रैक के मार्ग से एक निशान प्रकट होता है।
कणों की ऊर्जा और द्रव्यमान को ट्रैक की लंबाई और मोटाई से निर्धारित किया जा सकता है।

कण वर्ग और बातचीत के प्रकार

वर्तमान में, यह दृढ़ विश्वास है कि प्रकृति में सब कुछ प्राथमिक कणों से बना है, और सभी प्राकृतिक प्रक्रियाएं इन कणों की बातचीत के कारण होती हैं। आज, प्राथमिक कणों को क्वार्क, लेप्टान, गेज बोसॉन और हिग्स स्केलर कणों के रूप में समझा जाता है। मौलिक अंतःक्रियाओं के तहत - मजबूत, विद्युत-कमजोर और गुरुत्वाकर्षण। इस प्रकार, प्राथमिक कणों के चार वर्गों और तीन प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं को अलग करना सशर्त रूप से संभव है।

न्यूट्रिनो विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं; इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और ताऊ लेप्टन में विद्युत आवेश होते हैं। लेप्टान इलेक्ट्रोवीक और गुरुत्वाकर्षण बातचीत में भाग लेते हैं।

तीसरे वर्गक्वार्क हैं। आज, छह क्वार्क ज्ञात हैं - जिनमें से प्रत्येक तीन रंगों में से एक में "रंगीन" हो सकता है। लेप्टान की तरह, उन्हें तीन परिवारों के रूप में व्यवस्थित करना सुविधाजनक है

मुक्त क्वार्क नहीं देखे जाते हैं। ग्लून्स के साथ, वे हैड्रॉन के घटक हैं, जिनमें से कई सौ हैं। हैड्रॉन, क्वार्क की तरह, जो उन्हें बनाते हैं, सभी प्रकार की बातचीत में भाग लेते हैं।

चौथी कक्षा- हिग्स कण, प्रयोगात्मक रूप से अभी तक पता नहीं चला है। न्यूनतम योजना में, एक हिग्स स्केलर पर्याप्त है। प्रकृति में उनकी भूमिका आज ज्यादातर "सैद्धांतिक" है और इलेक्ट्रो-कमजोर बातचीत को पुन: सामान्य बनाने योग्य बनाना है। विशेष रूप से, सभी प्राथमिक कणों के द्रव्यमान हिग्स कंडेनसेट की "हस्तशिल्प" हैं। ब्रह्मांड विज्ञान की मूलभूत समस्याओं, जैसे ब्रह्मांड की समरूपता और कार्य-कारणता को हल करने के लिए शायद हिग्स क्षेत्र का परिचय आवश्यक है।

हैड्रॉन की क्वार्क संरचना के सिद्धांत पर बाद के व्याख्यान हैड्रॉन और क्वार्क के लिए समर्पित हैं। कण वर्गीकरण, समरूपता और संरक्षण कानूनों पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा।

35. प्राथमिक कणों के परिवर्तन में संरक्षण के नियम। क्वार्क की अवधारणा।

क्वार्क मानक मॉडल में एक मौलिक कण है जिसमें एक विद्युत आवेश होता है जो कि का गुणज होता है इ/3, और मुक्त अवस्था में नहीं देखा जाता है। क्वार्क लगभग 0.5·10 −19 मीटर के पैमाने तक के बिंदु कण होते हैं, जो एक प्रोटॉन के आकार से लगभग 20 हजार गुना छोटे होते हैं। क्वार्क हैड्रॉन बनाते हैं, विशेष रूप से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। वर्तमान में, क्वार्क के 6 अलग-अलग "प्रकार" (अधिक बार वे कहते हैं - "स्वाद") ज्ञात हैं, जिनमें से गुण तालिका में दिए गए हैं। इसके अलावा, मजबूत बातचीत के गेज विवरण के लिए, यह माना जाता है कि क्वार्क में "रंग" नामक एक अतिरिक्त आंतरिक विशेषता भी होती है। प्रत्येक क्वार्क विपरीत क्वांटम संख्याओं के साथ एक एंटीक्वार्क से मेल खाता है।

परिकल्पना है कि हैड्रॉन विशिष्ट उप-इकाइयों से निर्मित होते हैं, पहले एम। गेल-मान द्वारा सामने रखे गए थे और, स्वतंत्र रूप से, जे। 1964 में ज़्विग।

शब्द "क्वार्क" गेल-मान द्वारा जे. जॉयस के उपन्यास फिननेगन्स वेक से लिया गया था, जहां एक एपिसोड में "थ्री क्वार्क फॉर मस्टर मार्क!" (आमतौर पर "मास्टर/मस्टर मार्क के लिए तीन क्वार्क!" के रूप में अनुवादित)। इस वाक्यांश में शब्द "क्वार्क" माना जाता है कि यह समुद्री पक्षी के रोने का एक ओनोमेटोपोइया है।

रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम।

रेडियोधर्मिता अन्य नाभिक और प्राथमिक कणों के उत्सर्जन के साथ अस्थिर नाभिक का स्वतःस्फूर्त क्षय है।

रेडियोधर्मिता के प्रकार:

1. प्राकृतिक

2. कृत्रिम।

अर्नेस्ट रदरफोर्ड - परमाणु की संरचना।

रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार:

α-क्षय: + ; β-क्षय: +

रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम। एन \u003d एन ओ ई -lt

अधूरे रेडियोधर्मी नाभिकों की संख्या तेजी से घटती है। एल (लैम्ब्डा) क्षय स्थिरांक है।

क्षय स्थिरांक। हाफ लाइफ। गतिविधि। रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार और उनका स्पेक्ट्रम।

एल (लैम्ब्डा) - क्षय स्थिरांक, एक रेडियोधर्मी नाभिक के क्षय की संभावना के समानुपाती और विभिन्न रेडियोधर्मी पदार्थों के लिए भिन्न।

हाफ लाइफ (टी )- आधे रेडियोधर्मी नाभिक को क्षय होने में लगने वाला समय है। टी=ln2/एल=0.69/ली।

गतिविधि क्षय दर की विशेषता है। A=-dN/dT=lN=lN या e-lt =(N/T)*ln2

[ए] -बेकेरल (बीक्यू) = 1 विघटन/सेकंड।

[ए] -क्यूरी (सीआई)। 1 सीआई=3.7*10 10 बीक्यू=3.7*10 10 एस -1

[ए] -रदरफोर्ड (आरडी)। 1आरडी = 10 6

रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार। विस्थापन नियम।

अल्फा क्षय (सबसे कमजोर): A Z X> 4 2 He + A-4 Z-2 Y

बीटा क्षय: A Z X> 0 -1 e + A Z+1 Y

कई रेडियोधर्मी तत्वों के कणों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम में कई रेखाएँ होती हैं। इस तरह की स्पेक्ट्रम संरचना की उपस्थिति का कारण प्रारंभिक नाभिक (ए, जेड) का नाभिक की उत्तेजित अवस्था में क्षय है (ए -4, जेड -2। अल्फा क्षय के लिए, उदाहरण के लिए)। कणों के स्पेक्ट्रा को मापकर, नाभिक की उत्तेजित अवस्थाओं की प्रकृति के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है।

पदार्थ के साथ आवेशित कणों की परस्पर क्रिया की विशेषताएं: रैखिक आयनीकरण घनत्व, रैखिक रोक शक्ति, औसत रैखिक सीमा। अल्फा, बीटा और गामा विकिरण की भेदन और आयनीकरण क्षमता।

आवेशित कण, पदार्थ में प्रसार करते हुए, इलेक्ट्रॉनों और नाभिकों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ और कण दोनों की स्थिति बदल जाती है।

रैखिक आयनीकरण घनत्वइस पथ की लंबाई के लिए प्राथमिक पथ dL पर आवेशित आयनित कणों द्वारा गठित साइन dn के आयनों का अनुपात है। मैं = डीएन / डीएल।

रैखिक रोक शक्ति -यह प्राथमिक पथ dL से इस पथ की लंबाई तक जाने के दौरान आवेशित आयनकारी कण द्वारा खोई गई ऊर्जा dE का अनुपात है। एस = डीई / डीएल।

औसत रैखिक रन-वह दूरी है जो एक आयनकारी कण किसी पदार्थ में बिना टकराए यात्रा करता है। आर औसत रैखिक लाभ है।

विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति को ध्यान में रखना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, परमाणुओं और अल्फा कणों के भारी नाभिक में पदार्थ का मार्ग बहुत छोटा होता है, इसलिए रेडियोधर्मी अल्फा स्रोत शरीर में प्रवेश करने पर खतरनाक होते हैं। इसके विपरीत, गामा किरणों में एक महत्वपूर्ण मर्मज्ञ शक्ति होती है, क्योंकि उनमें उच्च-ऊर्जा फोटॉन होते हैं जिनमें कोई चार्ज नहीं होता है।

सभी प्रकार के आयनकारी विकिरणों की भेदन शक्ति ऊर्जा पर निर्भर करती है।