Ядра испытывающие самопроизвольное, спонтанное изменение свойств со временем называются радиоактивными.
Что называется Активацией?
Ядерная реакция, в процессе которой происходит преобразование стабильных ядер и частиц
Физический смысл области устойчивости стабильности ядер и способы распада нестабильных ядер, лежащих выше и ниже области устойчивости.
В области протонно-нейтронной диаграмме называемой дорожкой стабильности, где располагаются легкие (до Z < 20) β-стабильные нуклиды. Они содержат примерно равное число протонов и нейтронов. При росте массового числа А относительная доля нейтронов возрастает. Что объясняется действием кулоновских сил отталкивания протонов в ядре. Не существуют стабильных нуклидов с Z > 84, A > 210. К основным видам распада относятся: α-распад, β-распад, спонтанное деление тяжелых ядер, испускание запаздывающих нейтронов и протонов.
Закономерности радиоактивного распада, физический смысл λ, τ, T1/2, и выражения, их связывающие.
λ-постоянная распада - единственная статичная величина характеризующая радиоактивный распад.
вероятность ядру испытать радиоактивный распад
вероятность ядру не испытать радиоактивный распад
- среднее время жизни ядра
- число не распавшихся ядер к моменту времени t
- число распавшихся ядер к моменту времени t
- закон радиоактивного распада
- скорость радиоактивных превращений или активность
Физический смысл:
(постоянная распада) - это вероятность распада ядра в единицу времени.
(среднее время жизни) - это математическое ожидание времени жизни отдельного ядра.
T1/2 (период полураспада) - это время, за которое первоначальное число ядер данного нуклида должно уменьшиться в два раза.
Выражения связи 
:
; 
.
Дать определение периода полураспада и показать методику определения T1/2 по результатам измерений уменьшения активности образца во времени.
Период полураспада T1/2—время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое.
Закон накопления числа радиоактивных ядер при активации.
«Обнинский институт атомной энергетики –
Филиал Федерального автономного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Заочный факультет
Кафедра ядерной физики
Лабораторная работа №3
Тема: Изучение распределения пробегов α-частиц и определение энергии α-частиц
Выполнил:
студент группы ЭиА-С12-з
Казаков Е.И.
Проверил: Гончарова И.Н.
Обнинск 2015
Цель работы: изучение распределения пробегов α-частиц и определение энергии α-частиц.
Ход работы:
Ядра изотопа гелия называются α-частицами. α-частицы образуются при радиоактивном распаде тяжелых ядер, а также могут быть получены на ускорителях заряженных частиц. Ядро гелия содержит два протона и два нейтрона и является примером дважды магического ядра, удельная энергия связи которого является аномально высокой для ядер в начале таблицы Менделеева и составляет 7,03 МэВ на один нуклон. Масса α-частицы равна 4,00273 а.е.м, спин и дипольный магнитный момент равны 0. Квадрупольный электрический момент α-частицы также равен нулю, что свидетельствует о сферической форме ядра.
α-частица относится к разряду тяжелых заряженных частиц. Тяжелыми заряженными частицами принято называть частицы, масса которых в несколько тысяч раз превышает массу электрона.
При изучении пробегов α-частиц обычно пользуются тонкими радиоактивными источниками. Источник считается тонким, если α-частицы, образовавшиеся во внутренних слоях источника, проходят через материал источника, не изменяя практически своей энергии. Для выполнения данной работы применяется тонкий источник α-частиц.
Схема измерительно устройства приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема измерительного устройства
1 – источник α-частиц;
2 – коллиматор;
3 – полупроводниковый детектор;
4 – светонепроницаемый корпус
Детектор может перемещаться с помощью верньерного устройства в пределах [ x0, xm ]. Величина x 0 определяется, в основном, размером коллиматора, а хт – величиной максимального пробега α-частиц.
Nф =14
Время экспозиции 60 секунд
Таблица 1 – Таблица данных.
| N | Расстояние | Ni | Ni-Nф | 2δ | |
| 130,61 | |||||
| 129,51 | |||||
| 129,01 | |||||
| 129,18 | |||||
| 125,92 | |||||
| 127,47 | |||||
| 128,50 | |||||
| 8,1 | 34,1 | 128,55 | |||
| 8,2 | 34,2 | 127,89 | |||
| 8,3 | 34,3 | 125,09 | |||
| 8,4 | 34,4 | 124,88 | |||
| 8,5 | 34,5 | 122,00 | |||
| 8,6 | 34,6 | 119,40 | |||
| 8,7 | 34,7 | 114,82 | |||
| 8,8 | 34,8 | 112,87 | |||
| 8,9 | 34,9 | 105,09 | |||
| 97,14 | |||||
| 9,1 | 35,1 | 90,13 | |||
| 9,2 | 35,2 | 81,61 | |||
| 9,3 | 35,3 | 70,94 | |||
| 9,4 | 35,4 | 63,97 | |||
| 9,5 | 35,5 | 58,38 | |||
| 9,6 | 35,6 | 52,88 | |||
| 9,7 | 35,7 | 46,73 | |||
| 9,8 | 35,8 | 43,13 | |||
| 9,9 | 35,9 | 38,37 | |||
| 36,55 | |||||
| 36,77 | |||||
| 35,50 | |||||
| 23,24 | |||||
| 2,83 | |||||
| 0,00 |
Здесь 
-количество фоновых отсчетов в точке 
за время измерения 
- число отсчетов в точке 
, обусловленных только исследуемым 
излучением; 
- среднеквадратичная погрешность числа отсчетов 
. На рисунке 2 представлен график зависимости Nn(х).
Рисунок 2 - График зависимости Nn(х).
Кинетическая энергия α-частиц, испускаемых источником 
, определяется по формуле:
, МэВ
где Ra = 
- оценка пробегов α-частиц в воздухе при нормальных условиях.
Находим оценку средней величины пробега -частиц в воздухе:
МэВ
Посчитаем погрешность для ΔTа:
Вывод: В данной лабораторной работе мы изучили распределения пробегов a-частиц и научились пределять энергии a-частиц: T a=(4,9+0,3) МэВ. Графически представили энергетический спектр a-частиц, нашли оценку средней величины пробега a-частиц: R 0=34,5 мм.
Контрольные вопросы.
1) Что показывают кривые интегрального и дифференциального распределений α-частиц?
Интегральная кривая показывает зависимость числа 
- частиц, зарегистрированных в единицу времени в фиксированном телесном угле и прошедших определенный слой вещества. Дифференциальная кривая показывает среднюю величину пробега, являющуюся координатой максимума кривой.
2) Определение тонкого и толстого α-источника.
Источник считается тонким, если - частицы, образовавшиеся во внутренних слоях источника, проходят через материал источника, не изменяя практически своей энергии, т.е.
;в противном случае, если 
, источник считается толстым
3) Виды потерь энергии α-частиц при прохождении через вещество и их вклад при различных энергиях α-частиц.
Тяжелые заряженные частицы при движении в веществе передают свою энергию, главным образом, электронам атомных оболочек посредством кулоновских сил, производя возбуждение и ионизацию атомов и молекул, а также диссоциацию молекул вещества. Неупругие потери энергии такого рода называются ионизационными. Возможны и кулоновские взаимодействия с ядрами атомов вещества, но такие взаимодействия маловероятны.
4) Чем объяснить прямолинейный путь α-частиц в воздухе?
Процесс сброса энергии быстрой и тяжелой заряженной частиц происходит малыми порциями 
, т.е. фактически непрерывно. Сама же быстрая частица при столкновении с отдельным электроном мало отклоняется от своего пути из-за ее большой массы (сравнительно с массой электрона). К тому же и эти малые отклонения компенсируют друг друга при огромном числе случайно ориентированных столкновений. Поэтому траектория тяжелой заряженной частицы в веществе практически прямолинейна.
5) Как изменяются (начертить) интегральная и дифференциальная кривые при изменении давления воздуха в объеме между источником и детектором для тонкого α-источника?
При повышении давления дифференциальная кривая «сжимается».
6) Как объяснить разброс длин пробегов для монохроматических α- частиц?
Разброс длин пробегов – страгглинг, - объясняется флуктуациями числа атомов на пути частицы и перезарядкой частиц при их движении.
7) Оценить естественную ширину распределения α-частиц по длинам пробега?
В энергетических α-спектрах радиоактивных нуклидов часто наблюдается тонкая структура, т.к. α-спектры зачастую состоят из дискретных линий, соответствующих α-распаду на различные состояния дочерних ядер.
8) Оценить средние потери энергии α-частиц в источнике?
Некоторая ассиметрия экспериментальных распределений – затянутая низкоэнергетическая часть – связана с тем, что из-за конечного телесного угла коллиматора часть α-частиц попадают в детектор под углом к линии кратчайшего расстояния между источником и детектором, проходят большой путь и, следовательно, теряют большую энергию. Кроме того. α-частицы могут потерять часть своей энергии на краях коллиматора. Наконец, часть α-переходов происходит на возбужденные состояния конечных ядер, что также вносит вклад в ассиметрию пиков.
«Обнинский институт атомной энергетики –
