Превращения элементарных частиц
Превращения элементарных частиц
Самое важное и замечательное свойство элементарных частиц это способность к превращениям. Раньше думали, что превращаться могут только сложные частицы, состоящие из более простых. Но опыт показал, что к взаимным превращениям способно большинство элементарных частиц. Мы знаем, что атомы построены из трех видов таких частиц: электронов, протонов и нейтронов. Если эти частицы не включены в атом, а находятся в свободном состоянии, устойчивыми будут только протоны и электроны. Свободный нейтрон самопроизвольно распадается на протон и электрон. При этом возникает еще одна неуловимая частица, но о ней мы расскажем потом.
В большом количестве нейтронов один распадается раньше, другой — позже, но в среднем свободный нейтрон может «прожить» только около четверти часа (рис. 8).
В мире элементарных частиц такое время «жизни» можно считать очень продолжительным. Другие элементарные частицы распадаются в миллионы и миллиарды раз быстрее.
Итак, свободный протон устойчив, а свободный нейтрон распадается на протон и электрон. Казалось бы, можно сделать вывод, что нейтрон не элементарная частица, что он состоит из протонов и электронов. Оказывается, ничего подобного. Когда нейтроны и протоны связаны в атомных ядрах, устойчивость этих частиц изменяется. При определенных соотношениях между числом протонов и числом нейтронов ядро устойчиво: ни протоны, ни нейтроны не распадаются. Но если в такое устойчивое ядро добавить лишние нейтроны, оно станет неустойчивым (радиоактивным). Лишние нейтроны распадаются в ядре так же, как и свободные нейтроны,— на протон и электрон. Но вот что самое удивительное: если добавить в устойчивое ядро протоны, оно также перестает быть устойчивым. В таком ядре распадаются лишние протоны! Связанный, но лишний протон распадается на нейтрон и частицу, подобную электрону, но только с положительным электрическим зарядом. Эту частицу назвали позитроном. Распад нейтронов или протонов с испусканием электронов или позитронов называют бета-распадом (рис. 9). Это одна из разновидностей радиоактивного распада.
Итак, когда мы наблюдаем бета-распад, нам кажется, что нейтрон состоит из протона и электрона, а протон — из нейтрона и позитрона. Какая же из этих частиц простая (элементарная) и какая сложная?
Чем больше сведений получали физики о природе и свойствах элементарных частиц, тем яснее становилось, что на этот вопрос нужно дать самый неожиданный ответ. Как протон, так и нейтрон — элементарные, т. е. простейшие, частицы. Ни тот ни другой не построены из еще более простых частиц. Но каждый из них в определенных условиях способен к превращениям, при которых возникают (или, как говорят, рождаются) новые частицы.
КАК И ИЗ ЧЕГО ВЕЩЕСТВО ПОСТРОЕНО
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Молекулы и атомы
Внутриатомные частицы
Космические лучи
Ускорители
Превращения элементарных частиц
Множественное рождение частиц Время жизни и период полураспада нейтрона
Частицы и волны
Испускание света и рождение частиц
Тяжелые, средние и легкие частицы
Частицы-волчки
Частицы и античастицы На переднем крае науки
"Отшельники" и "общественники"
Неуловимая частица Свойства частиц и свойства пространства-времени
Квантование полей и пи-мезоны Нейтрино и антинейтрино
Рождение, жизнь и смерть химических элементов
Урановые лучи
Полшага до открытия
Три вида лучей Превращение фотона
Металл=газ+газ
Упорядоченный хаос О теории и практике в науке
Элементы первичные и вторичные
Что такое радиоактивность?
"Я вижу атом"
Азот превращается в кислород
Нейтрон и новая модель атома
Цепь великих открытий
Искусственные элементы
Земная жизнь искусственных элементов
Как объясняется радиоактивность современной наукой?
Управляемый радиоактивный распад
Сколько видов радиоактивных превращений существует?
Гамма-лучи
Коротко о нуклонах
Маленькая интермедия
Почему светят звезды?
"Весь мир за пятнадцать минут"
Ключ дает технеций
От гелия до висмута
Рождение и гибель сверхновых звезд
Атомный реактор
Жизнь нейтронов в реакторе
Критическая масса реактора
Регулировка мощности атомного реактора
Запаздывающие нейтроны
Превращение элементов в атомном реакторе
Действие радиоактивных излучений на материалы атомного реактора
Переработка атомного горючего ТЭС-3--Самоходная атомная электростанция
Различные атомные реакторы "Ромашка"--Реактор-термоэлектрогенератор
Как видят невидимое (приборы ядерной физики)
Столовый прибор
Туман помогает видеть
Частица-фотограф
Счетчики Черенкова
Пузырьковая камера
Искровые счетчики
|