Дзяленне ядра: Розніца паміж версіямі
| [дагледжаная версія] | [дагледжаная версія] |
Змесціва выдалена Змесціва дададзена
дапаўненне з ru:Деление ядра |
|||
Радок 1:
[[Выява:Nuclear fission.svg|thumb|Распад урана-235]]
'''Дзяле́нне ядра́''' — працэс расшчаплення [[атамнае ядро|атамнага ядра]] на два (радзей тры) ядры з блізкімі масамі, якія называюцца асколкамі дзялення. У выніку дзялення могуць узнікаць і іншыя прадукты рэакцыі: лёгкія ядры (у асноўным [[альфа-часціца|альфа-часціцы]]), [[нейтрон]]ы і [[гама-квант]]ы. Дзяленне бывае спантанным (самаадвольным) і вымушаным (у выніку ўзаемадзеяння з іншымі часціцамі, найперш, з нейтронамі). Дзяленне цяжкіх ядраў — [[экзатэрмічная рэакцыя|экзатэрмічны працэс]], у выніку якога вызваляецца вялікая колькасць энергіі ў выглядзе кінетычнай энергіі прадуктаў рэакцыі, а таксама выпраменьвання. Дзяленне ядраў служыць крыніцай энергіі ў [[ядзерны рэактар|ядзерных рэактарах]] і [[ядзерная зброя|ядзернай зброі]].
== Кароткая гісторыя адкрыцця ==
[[Выява:Otto Hahn und Lise Meitner.jpg|200px|left|thumb|Ота Ган і Ліза Майтнер ў лабараторыі, [[1925 год]].]]
Амаль адразу пасля адкрыцця [[нейтрон]]а ў [[1932]] годзе [[Джэймс Чэдвік|Джэймсам Чэдвікам]] пачаліся даследаванні іх узаемадзеяння з ядрамі. У гэтым жа годзе ў [[Злучаныя Штаты Амерыкі|ЗША]] [[Эрнест Арланда Лоўрэнс|Эрнест Лоўрэнс]] запусціў першы [[цыклатрон]], а ў [[Англія|Англіі]] [[Джон Дуглас Кокрафт|Джон Кокрафт]] і [[Эрнест Томас Сінтан Уолтан|Эрнест Уолтон]] пабудавалі першы [[паскаральнік зараджаных часціц|паскаральнік пратонаў]], здольны расшчапляць ядры.
У бліжэйшыя гады некалькімі навукоўцамі — [[Нільс Бор|Нільсам Борам]], [[Якаў Ільіч Фрэнкель|Якавам Фрэнкелем]] і [[Джон Арчыбальд Уілер|Джонам Уілерам]] былі распрацаваны найважнейшыя тэарэтычныя мадэлі — [[кропельная мадэль ядра]] і [[састаўное ядро]], якія ўшчыльную наблізілі іх да адкрыцця дзялення. У [[1934]] годзе [[Ірэн Жаліё-Кюры|Ірэн Кюры]] і [[Фрэдэрык Жаліё-Кюры|Фрэдэрыкам Жаліё]] была адкрыта штучная [[радыеактыўнасць]], якая стала сур'ёзным штуршком на шляху да адкрыцця. У гэты ж час [[Энрыка Фермі]] з супрацоўнікамі апраменьвалі розныя [[Хімічны элемент|элементы]] пучком нейтронаў. Сярод гэтых элементаў яны даследавалі і [[Уран, хімічны элемент|уран]] — самы цяжкі з існуючых у прыродзе элементаў. Вывады, якія зрабіў Фермі са сваіх эксперыментаў, былі зведзены ім да адкрыцця [[Трансуранавыя элементы|трансуранавых элементаў]] і таксама не прывялі да разгадкі рэакцыі дзялення, бо далейшыя вынікі эксперыментаў для Фермі сталі незразумелымі і нечаканымі.
Толькі праз 5 гадоў, у [[1939]] годзе [[Ота Ган]]ам і [[Фрыц Штрасман|Фрыцам Штрасманам]] быў адкрыты працэс дзялення ядраў. Гэтыя навукоўцы вырашылі праверыць невытлумачальныя вынікі вопытаў, якія ажыццявілі ў [[Горад Парыж|Парыжы]] Ірэн Кюры і [[Павел Савіч]]<ref name='On the Nature of a Radioactive Element Joliot-Curie'>{{cite journal
| author = [[Ірэн Жаліё-Кюры|Irene Joliot-Curie]], and [[Павел Савіч|Pavel Savitch]]
| title =On the Nature of a Radioactive Element with 3.5-Hour Half-Life Produced in the Neutron Irradiation of Uranium
| journal =Comptes Rendus
| volume =208
| issue =906
| pages =1643
| publisher =
| year =1938
| url =
| doi =
| id =}}</ref>. Пасля апрамянення ўрану [[Цеплавыя нейтроны|павольнымі нейтронамі]] нямецкія фізікі вылучылі радыеактыўны прадукт, які выпаў у асадак пры хімічнай рэакцыі на [[барый]]. Спачатку яны выказалі здагадку, што выдзелены элемент — [[ізатоп]] радыю, хімічна роднаснага з барыем, аднак далейшыя даследаванні прывялі іх да заключэння, што выдзелены прадукт з'яўляецца барыем, а не больш цяжкім элементам з аналагічнымі ўласцівасцямі. Гэтая гіпотэза, апублікаваная ў артыкуле «Аб доказе ўзнікнення шчолачназямельных металаў пры апрамяненні ўрану нейтронамі і іх уласцівасцях»<ref name="Hahn">{{артыкул
|аўтар = O. Hahn, F. Strassmann
|загаловак = Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle
|спасылка = http://dx.doi.org/10.1007/BF01488241
|выданне = Naturwissenschaften
|год = 1939
|том = 27
|нумар = 1
|старонкі = 11−15}}</ref>, утрымлівала рэвалюцыйнае заключэнне, што апрамяненне ядра ўрану ('''Z'''=92) нейтронамі можа прывесці да ўтварэння ядра з масай, прыкладна ў 2 разы меншай за першапачатковую (для барыю '''Z'''=56).
Неўзабаве пасля гэтага [[Ота Роберт Фрыш|Ота Фрыш]] і [[Лізэ Майтнер]] далі фізічнае тлумачэнне працэсу дзялення ядра ўрану, пра што Фрыш неадкладна паведаміў Бору. У скора апублікаваным артыкуле<ref name="Meitner">{{артыкул
|аўтар = Lise Meitner, O. R. Frisch
|загаловак = Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction
|спасылка = http://dx.doi.org/10.1038/143239a0
|выданне = [[Nature]]
|год = 1939
|том = 143
|нумар = 3615
|старонкі = 239−240}}</ref> Фрыш і Майтнер упершыню ўжылі тэрмін «дзяленне» ({{lang-en|fission}}), падказаны Фрышу амерыканскім [[біёлаг]]ам [[Джэймс Арнальд|Арнальдам]].
Тым часам Бор на знакамітай канферэнцыі па тэарэтычнай фізіцы ў [[Горад Вашынгтон|Вашынгтоне]] 26 студзеня 1939 г. абвясціў аб адкрыцці дзялення ўрану. Не чакаючы канца даклада, фізікі адзін за адным пачалі пакідаць пасяджэнне, каб праверыць паведамленне ў сваіх лабараторыях.
Летам 1939 года Бор і Уілер прадставілі артыкул «Механізм дзялення ядзер»{{sfn|Bohr, Wheeler|1939}}, у якой было дадзена тлумачэнне механізму дзялення ядра на аснове кропельнай мадэлі ядра. Гэтая мадэль, якая магла б прадказаць дзяленне ядзер, пачала актыўна працаваць пры тлумачэнні яго механізму<ref name="УФН">{{артыкул
|аўтар = [[Ота Роберт Фрыш|О. Фриш]], [[Джон Арчыбальд Уілер|Дж. Уилер]]
|загаловак = Открытие деления ядер
|спасылка = http://ufn.ru/ru/articles/1968/12/d/
|мова = ru
|выданне = [[УФН]]
|год = 1968
|том = 96
|старонкі = 700—707
}}</ref><ref name="Ку">{{кніга
|аўтар =П.С.Кудрявцев
|частка =
|загаловак =Курс истории физики
|спасылка =http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000004/st073.shtml
|месца =Москва
|выдавецтва =Просвещение
|год =1982
|старонкі =73
|isbn =}}</ref><ref name="Кеn">{{кніга
|аўтар =I.R.Cameron, [[:en:University of New Brunswick|University of New Brunswick]]
|частка =
|загаловак =Nuclear fission reactors
|спасылка =
|месца =Canada, New Brunswick
|выдавецтва =Plenum Press
|год =1982
|старонкі =
|isbn =}}</ref>{{sfn|Камерон|1987|с=43}}.
== Асколкі дзялення ==
Пры дзяленні [[Уран-235|<sup>235</sup>U]] [[Цеплавыя нейтроны|цеплавымі нейтронамі]] ўтвараецца каля 30 розных пар асколкаў, пераважна няроўнай масы. Самы лёгкі з іх мае [[масавы лік]] 72, самы цяжкі — 161. Найбольш імаверна дзяленне на асколкі з адносінай мас 3/2. ''Выхад'' такіх асколкаў дасягае прыкладна 6 %, у той час як асколкаў з роўнымі масамі — прыкладна 10<sup>−2</sup>%. Такі характар размеркавання асколкаў па масах назіраецца для ўсіх нуклідаў, якія дзеляцца, як пры спантанным дзяленні, так і пры дзяленні ўзбуджаных састаўных ядзер незалежна ад віду часціц, якія бамбардзіруюць зыходныя ядры. Крывыя выхаду асколкаў дзялення слаба адрозніваюцца для розных ядзер, якія дзеляцца, гэта кажа пра тое, што асіметрыя ў размеркаванні асколкаў уласцівая самому механізму дзялення ядзер.
Такая асіметрычнасць дзялення асколкаў супярэчыць прадказанням [[кропельная мадэль ядра|кропельнай мадэлі ядра]], бо бесструктурная кропля з найбольшай імавернасцю павінна дзяліцца якраз на дзве роўныя часткі. Дзяленне на няроўныя часткі тлумачыцца ў рамках [[Тэорыя абалоначнай будовы ядра|абалоначнай мадэлі ядра]] як вынік пераважнага ўтварэння ядзер з запоўненымі абалонкамі, якія змяшчаюць 50 і 82 нейтронаў ([[Магічныя лікі (фізіка)|магічныя лікі]]). Аднак асіметрыя дзялення памяншаецца пры павелічэнні энергіі ўзбуджэння дзялімага ядра і пры вялікіх яе значэннях знікае. Напрыклад, у выпадку дзялення <sup>235</sup>U цеплавымі нейтронамі імавернасць сіметрычнага дзялення складае прыкладна 0,01 %, нейтронамі з энергіяй 14 МэВ каля 1 %, а пры энергіі нейтрона больш за 100 МэВ размеркаванне асколкаў дзялення па масах мае адзін максімум, адпаведны сіметрычнаму дзяленню ядра. Такая тэндэнцыя знаходзіцца ў згодзе з уяўленнямі аб прымянімасці ядзерных мадэлей{{sfn|Бать и др.|1982|с=70—71}}{{sfn|Климов|1985|с=114—118}}.
== Зноскі ==
{{reflist}}
== Літаратура ==
* {{БСЭ3|загаловак=Деление атомного ядра}}
* {{З|ФЭ|http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0959.html|title=Деление ядер}}
* {{кніга
|аўтар =Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А.
|загаловак = Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов
|месца = {{М.}}
|выдавецтва = Энергоатомиздат
|год = 1982
|старонак = 512
|ref = Бать и др.
}}
* {{кніга
|аўтар =Камерон И.
|загаловак =Ядерные реакторы
|месца = {{М.}}
|выдавецтва =Энергоатомиздат
|год =1987
|старонак =320
|ref = Камерон
}}
* {{кніга
|аўтар =Климов А.Н.
|загаловак = Ядерная физика и ядерные реакторы
|месца = {{М.}}
|выдавецтва = Энергоатомиздат
|год = 1985
|старонак = 352
|ref = Климов
}}
* {{кніга
|аўтар = К. Н. Мухин
|загаловак = Экспериментальная ядерная физика
|выданне = 5-е изд
|месца = {{М.}}
|выдавецтва = Энергоатомиздат
|год = 1993
|том = 1. Физика атомного ядра. Ч. I. Свойства нуклонов, ядер и радиоактивных излучений
|старонак = 376
|isbn = 5-283-04080-1
|ref = Мухин, т.1 ч.I
}}
* {{кніга
|аўтар = К. Н. Мухин
|загаловак = Экспериментальная ядерная физика
|выданне = 5-е изд
|месца = {{М.}}
|выдавецтва = Энергоатомиздат
|год = 1993
|том = 1. Физика атомного ядра. Ч. II. Ядерные взаимодействия
|старонак = 320
|isbn = 5-283-04081-X
|ref = Мухин, т.1 ч.II
}}
* {{кніга
|аўтар = Cyriel Wagemans
|загаловак = The Nuclear Fission Process
|выданне = 1-е изд
|выдавецтва = CRC Press
|год = 1991
|allpages = 608
|isbn = 978-0849354342
|ref = Wagemans
}}
* {{артыкул
|аўтар = Niels Bohr, John Archibald Wheeler
|загаловак = The Mechanism of Nuclear Fission
|спасылка = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.56.426
|выданне = [[Physical Review]]
|год = 1939
|volume = 56
|нумар = 5
|pages = 426—450
|ref = Bohr, Wheeler}}
* {{артыкул
|аўтар = S. Bjørnholm, J. E. Lynn
|загаловак = The double-humped fission barrier
|спасылка = http://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.52.725
|выданне = [[Reviews of Modern Physics]]
|год = 1980
|volume = 52
|нумар = 4
|pages = 725−931
|ref = Bjørnholm, Lynn}}
* {{артыкул
|аўтар = Balraj Singh, Roy Zywina and Richard B. Firestone
|загаловак = Table of Superdeformed Nuclear Bands and Fission Isomers: Third Edition (October 2002)
|спасылка = http://dx.doi.org/10.1006/ndsh.2002.0018
|выданне = [[Nuclear Data Sheets]]
|год = 2002
|volume = 97
|нумар = 2
|pages = 241—592
|ref = Singh et al.}} ([http://www.physics.mcmaster.ca/~balraj/sdbook/ свободный препринт])
* {{артыкул
|аўтар = André Michaudon
|загаловак = From Alchemy to Atoms. The making of plutonium
|спасылка = http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00818012.pdf
|мова = en
|выданне = Los Alamos Science
|год = 2000
|нумар = 26
|старонкі = 62—73
}}
== Спасылкі ==
| |||