Теория:
1. Опыты Резерфорда
Атомное ядро — центральная часть атома, обладающая положительным зарядом и содержащая почти всю его массу.
Радиоактивность — самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в другие ядра с испусканием частиц или электромагнитного излучения.
В \(1896\) году Анри Беккерель открыл явление радиоактивности, обнаружив, что соли урана испускают невидимое излучение, действующее на фотопластинку.
В опытах Резерфорда (\(1899\)–\(1903\)) радиоактивное излучение разделялось магнитным полем на три компонента:
- альфа-лучи — положительно заряженные частицы (ядра гелия);
- бета-лучи — отрицательно заряженные частицы (электроны);
- гамма-лучи — нейтральное электромагнитное излучение.
Рис. \(1. \)Опыт Резерфорда
Свойства излучений:
- \(\alpha\)-излучение: малая проникающая способность, сильное ионизирующее действие, отклоняется магнитным и электрическим полями.
- \(\beta\)-излучение: средняя проникающая способность, отклоняется полями, ионизирует слабее $\alpha$.
- \(\gamma\)-излучение: высокая проникающая способность, не отклоняется полями, ионизирует слабо.
Обрати внимание!
Радиоактивность опасна для живых организмов из-за ионизации клеток, что может привести к мутациям и заболеваниям.
В \(1919\) году Резерфорд открыл протон — положительно заряженную частицу в ядре. В \(1932\) году Чедвик открыл нейтрон — нейтральную частицу в ядре.
2. Ядерные реакции
Бета-распад — превращение ядра с испусканием электрона или позитрона.
Электронный бета-распад:
\( _Z^A X \rightarrow _{Z+1}^A Y + _{-1}^0 e + \bar{\nu}_e \)
\( _Z^A X \rightarrow _{Z+1}^A Y + _{-1}^0 e + \bar{\nu}_e \)
Позитронный бета-распад:
\( _Z^A X \rightarrow _{Z-1}^A Y + _{+1}^0 e + \nu_e \)
\( _Z^A X \rightarrow _{Z-1}^A Y + _{+1}^0 e + \nu_e \)
Ядерные силы — силы притяжения между нуклонами (протонами и нейтронами), обеспечивающие устойчивость ядра. Они короткодействующие, действуют на расстояниях до \(10^{-15}\) м, не зависят от заряда.
Ядерные реакции — превращения атомных ядер при взаимодействии с частицами или друг с другом.
Пример реакции синтеза (термоядерной):
\( _1^2 H + _1^3 H \rightarrow _2^4 He + _0^1 n \)
\( _1^2 H + _1^3 H \rightarrow _2^4 He + _0^1 n \)
Ядерный реактор — устройство для управляемого деления ядер урана или плутония с выделением энергии.
Используется в атомной энергетике.
Проблемы ядерной энергетики: радиоактивные отходы, риск аварий, нераспространение ядерного оружия.
Перспективы: развитие безопасных реакторов, термоядерная энергетика.
Экологические аспекты: снижение выбросов CO₂, но необходимость утилизации радиоактивных отходов.
Рис. \(2\). Схема термоядерного реактора проекта ИТЕР
3. Элементарные частицы
Элементарные частицы — мельчайшие известные частицы материи (электрон, протон, нейтрон, нейтрино, кварки и др.).
В \(1932\) году Андерсон открыл позитрон — античастицу электрона.
Методы регистрации
 | Счётчик Гейгера — устройство для регистрации ионизирующего излучения |
 | Дозиметр — прибор для измерения дозы ионизирующего излучения |
Фундаментальные взаимодействия:
- Гравитационное — действует между всеми телами, самое слабое.
- Электромагнитное — между заряженными частицами.
- Сильное — между нуклонами в ядре, обеспечивает устойчивость атомных ядер.
- Слабое — ответственно за бета-распад.
Единство физической картины мира проявляется в том, что все явления объясняются взаимодействием фундаментальных частиц и полей по единым законам природы.