* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

169 РАДИОАКТИВНОСТЬ 170 значительно сильнее отклоняются магнитным полем и в п о л н е а н а л о г и ч н ы к а т о д н ы м л у ч а м . П р о н и ц а е м о с т ь и х з н а ч и т е л ь н о б о л ь ш е , чем у а - л у ч е й ; у - л у ч и не и с п ы т ы в а ю т о т к л о н е н и я в магнитном п о л е и не н е с у т з а р я д а ; о н и о б л а ­ дают с а м о й б о л ь ш о й п р о н и ц а е м о с т ь ю ( р и с . 1). а - ч а с т и ц ы несут д в о й н о й э л е м е н ­ тарный положительный заряд, ра­ в н ы й 9 , 5 5 . Ю - CGSE. П о с в о е й Рис. 1. природе они тождественны с яд­ ром атома г е л и я ; а-частицы вы­ л е т а ю т и з а т о м а с определенной начальной скоростью, харак­ т е р н о й д л я к а ж д о г о а-из.тучающего радиоэлемента; эта начальная с к о р о с т ь л е ж и т в п р е д е л а х от 1 , 4 . 1 0 до 2 , 0 6 . 1 0 ом/сек. В в о з д у х е а-чач а с т и ц ы б л а г о д а р я своей б о л ь ш о й массе д в и ­ ж у т с я почти прямолинейно, р а с т р а ч и в а я по­ степенно свою к и н е т и ч е с к у ю э н е р г и ю п р и столкновениях с молекулами газа и вызывая сильную ионизацию, а-частицы обладают оп­ ределенной дальностью полета, пройдя к-рую OHPI т е р я ю т свой з а р я д и с п о с о б н о с т ь в ы з ы в а т ь характерные действия и становятся обычными а т о м а м и г е л и я . В е л и ч и н а этой д а л ь н о с т и п о л е ­ та и л и «пробега» а-частиц з а в и с и т от н а ч а л ь ­ ной с к о р о с т и ч а с т и ц ы и от п о г л о щ а ю щ е г о в е ­ щества. Величина пробега а-частиц х а р а к ­ т е р н а д л я к а ж д о г о р а д и о э л е м е н т а и обнимает п р е д е л ы 2,67—8,62 см в в о з д у х е п р и 0° и 760 мм. В т в е р д ы х т е л а х а - ч а с т и ц ы з а д е р ж и ­ в а ю т с я т о л щ и н о й с л о я п о р я д к а 0,1 мм.—Д-лучи большинства радиоактивных веществ образу­ ют н е с к о л ь к о г р у п п с р а з л и ч н ы м и н а ч а л ь н ы м и скоростями, распределение к-рых изучается по о т к л о н е н и ю /?-частиц в м а г н и т н о м п о л е ( с п е к т р /f-лучей). Н а ч а л ь н ы е с к о р о с т и /3-частиц з а к л ю ­ ч а ю т с я в п р е д е л а х от 8,7 . 1 0 до 2,947 . 1 0 см/сек., т . е. до 0,988 с к о р о с т и с в е т а . П р и п р о ­ х о ж д е н и и ч е р е з м а т е р и ю /3-лучи р а с с е и в а ю т с я з н а ч и т е л ь н о с и л ь н е е , чем а - л у ч и , м а л о и з м е ­ н я я свою с к о р о с т ь . П о г л о щ е н и е и х п р о и с х о д и т по з а к о н у , б л и з к о м у к п р о с т о м у э к с п о н е н ­ ц и а л ь н о м у l = 1 ё~ , где I —интенсивность и з л у ч е н и я , п р о ш е д ш е г о т о л щ и н у d, 1 — н а ­ ч а л ь н а я и н т е н с и в н о с т ь , к-*—коеф. п о г л о щ е н и я . Характерной величиной может служить толщи­ на слоя какого-либо вещества, например алю­ миния, поглощающего /?-лучи наполовину. Д л я р а з л и ч н ы х /?-лучей в е л и ч и н а этого с л о я 0,001—0,05 см а л ю м и н и я . Н а и б о л е е ж е с т к и е /S-лучи RaC п о г л о щ а ю т с я п о л н о с т ь ю 2 мм с в и н ц а . — у - л у ч и п о своей п р и р о д е с о в е р ш е н н о аналогичны рентген, лучам и характеризуются длиной волны 1 0 ~ — Ю см. П о г л о щ е н и е у - л у чей сопровождается рассеянием и появлени­ ем в т о р и ч н ы х /3- и g - л у ч е й . П р и б л и ж е н н о п о ­ глощение выражается простым показательным з а к о н о м 1=1 е~ , причем в первом приближе­ н и и у д о в л е т в о р я е т с я с о о т н о ш е н и е ^ = Const, 1 0 9 е е 1 0 ка d 0 d 0 9 - 1 1 {лх 0 где q—плотность поглощающего вещества. Ве­ л и ч и н а ц д л я у-лучей р а з л и ч н ы х р а д и о э л е м е н ­ тов к о л е б л е т с я от 1 000 д о 0,12, ч е м у соответ­ ствует толщина слоя Р Ь , поглощающего л у ч и н а п о л о в и н у , Ю — 5 , 5 см. Теория радиоактивного распада. Для объяснения радиоактивных явлений Рез е р ф о р д и Содди п р е д л о ж и л и в 1902 г . т е о р й ю атомного распада, полностью подтвержденную дальнейшими экспериментами. Атомы радио­ активных элементов я в л я ю т с я неустойчивыми образованиями и подвержены самопроизволь­ - 4 ному распаду, подчиненному з а к о н у случай­ н о с т и . П р и этом о с в о б о ж д а е т с я в н у т р и а т о м ­ н а я э н е р г и я в в и д е и з л у ч е н и й , атом ж е п р е т е р ­ певает превращение, переходя в другой х и м . э л е м е н т с с о в е р ш е н н о и н ы м и свойствами, н а п р . металл Ra превращается в RaEm—инертный газ. Основной закон радиоактивного распада формулируется следующим образом к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а AN, р а с п а д а ю щ е г о с я в элемент в р е ­ м е н и At, п р о п о р ц и о н а л ь н о н а л и ч н о м у его к о ­ л и ч е с т в у N и п р о м е ж у т к у в р е м е н и At, т . е . AN = — KNAt и л и N = N e~ , где N —начальное к о л и ч е с т в о , N —количество д л я м о м е н т а t. К о е ф . пропорциональности А носит название радио­ активной постоянной, и л и константы распада радиоэлемента. Более наглядно каждый ра­ диоэлемент х а р а к т е р и з у е т с я периодом полу­ р а с п а д а , т . е. п р о м е ж у т к о м в р е м е н и , в течение к-рого начальное количество его уменьшается наполовину, и л и ж е средней продолжитель­ н о с т ь ю ж и з н и т . П е р и о д п о л у р а с п а д а Т, с р е д ­ н я я продолжительность жизци т и радиоак­ т и в н а я п о с т о я н н а я А с в я з а н ы м е ж д у собой с л е д у ю щ и м о б р а з о м : Т = 0 , 6 9 3 1 т = 0,6931 j - . Д л я р а з л и ч н ы х р а д и о э л е м е н т о в А = 1,3 . 1 0 ~ ~ Ч-10 с е к . , соответственно Т = 5 , 2 . 1 0 сек. (1,65 . 1 0 л е т ) - * - Ю с е к . М е ж д у А и в е л и ч и н о й пробега а-лучей R существует найденное эмпи­ рически Гейгером и Неталлом соотношение lgA= —А +В IgR, где А и В—константы. Графическое и з о б р а ж е н и е з а к о н а Г е й г е р а и Н е т а л л а дает д л я т р е х р а д и о а к т и в н ы х семейств U — R a , T h и А с п р и б л и з и т е л ь н о т р и п а р а л л е л ь н ы е п р я м ы е . Этим законом приходится пользоваться между про­ чим д л я о п р е д е л е н и я р а д и о а к т и в н ы х к о н с т а н т быстро р а с п а д а ю щ и х с я в е щ е с т в . Р а д и о а к т и в н ы е я в л е н и я не п о д д а ю т с я н и к а к и м в н е ш н и м в о з ­ д е й с т в и я м , з а т р а г и в а ю щ и м э л е к т р о н н ы е обо­ л о ч к и а т о м о в . Это у к а з ы в а е т , ч т о Р . — с в о й ­ ство я д р а а т о м а . Я в л е н и я р а д и о а к т и в н о г о р а с ­ пада сопровождаются вылетом и з я д р а атома а- и л и /J-частин. Это о б с т о я т е л ь с т в о д а л о п е р в о е доказательство сложного строения атомного я д ­ ра, заключающего в качестве структурных эле­ ментов электроны, протоны, нейтроны и я д р а Не. Закономерности,наблюдаемые в распределении д л и н в о л н у - л у ч е й и с к о р о с т е й /3- и а - ч а с т и ц , указывают н а существование в ядре устойчи­ вых состояний, соответствуюших определенным уровням энергии, у-излучения повидимому свя­ з а н ы с в н у т р и я д е р н ы м и п е р е х о д а м и а-частиц с одного у р о в н я э н е р г и и н а д р у г о й , п р и ч е м длина волны у-луча определяется и з кванто­ вых соотношений. П р и радиоактивном прев­ р а щ е н и и , с о п р о в о ж д а е м о м в ы л е т о м а-частицы и з я д р а , о н а д о л ж н а п р о й т и ч е р е з у р о в е н ь потен­ циальной энергии, значительно превышающий с о б с т в е н н у ю э н е р г и ю ч а с т и ч к и , к - р о й о н а об­ ладает в ядре. С точки зрения классической т е о р и и н е в о з м о ж н о объяснить, в ы л е т а-частичк и и з я д р а ч е р е з этот « п о т е н ц и а л ь н ы й б а р ь е р » . Теории радиоактивного распада, основанные на п р и н ц и п а х волновой механики, дают воз­ м о ж н о с т ь о б ъ я с н и т ь в ы л е т а-частиц и з я д р а . П р и этом м о ж н о н а й т и т е о р е т и ч е с к о е в ы р а ­ ж е н и е д л я с в я з и с к о р о с т и а-частиц с к о н с т а н ­ той распада атома, удовлетворяющее опытным д а н н ы м . П р и н и м а я , что а - ч а с т и ч к и в я д р е а т о м а о б л а д а ю т т о й ж е э н е р г и е й , с к а к о й о н и по сидают я д р о п р и р а с п а д е , м ы п о л у ч а е м и с х о д н у ю величину д л я оценки абсол. значений уров­ н е й э н е р г и и в я д р е а т о м а . Эти в е л и ч и н ы п о р я д ­ к а 10 в о л ь т (в о б о з н а ч е н и я х а т о м н о й ф и з и к и ) . u t 9 0 t п 1 1 1 7 10 -11 6