Закон радиоактивного распада

Радиоактивный распад ядра атома подчиняется законам квантовой физики и поэтому является случайным событием, т. е. имеет вероятностный характер. Причём ядра радиоактивного элемента распадаются независимо друг от друга.

Закон радиоактивного распада гласит: распад ядра происходит случайным образом и независимо от распада других ядер, причём число нераспавшихся радиоактивных ядер N убывает со временем по экспоненциальному закону:

 ,

где l - постоянная распада данного элемента, равная вероятности распада данного атома за 1 сек.

Время, за которое распадается половина исходного числа радиоактивных ядер (атомов) N_o, называют периодом полураспада Т_1/2.

Установим взаимосвязь между постоянной распада l и величиной Т_1/2. По определению, при t=Т_1/2 имеем , тогда, из закона радиоактивного распада получим:  Þ  Þ  Þ , откуда:  .

Величину t, обратную l, называют средним временем жизни атома данного радиоактивного вещества:

           Þ    .

Период полураспада для различных веществ варьируется в широких пределах: для  Þ лет; для  Þ с.

 

 

Масса и энергия

Согласно теории относительности А. Эйнштейна, объект с массой m и скоростью  обладает запасом энергии:

                                  ,                                  (*)

где   и , С - скорость света в вакууме,  и - энергия и масса тела при  (называемые энергия и масса покоя тела, соответственно).

Величину  называют кинетической энергией, а величину  - кинетической массой.

Кроме того, согласно законам сохранения энергии и массы для замкнутой системы, которой является как распадающееся ядро, так и объединяющиеся в новое ядро нуклоны:  и .

Тогда, при переходе тела (системы) из состояния 1, характеризуемогоскоростью ₁, в состояние 2, характеризуемого скоростью ₂, можно записать: и                                      . Откуда и , что можно записать в виде  и . Причём, два последних равенства, согласно уравнению (*), взаимосвязаны соотношением: . Таким образом, убывание энергии покоя на величину  сопровождается уменьшением массы покоя на , и наоборот. Аналогичные рассуждения справедливы и для  с .

Формула (*) не означает, что масса и энергия тождественны (являются одним и тем же) или, что возможно превращение массы в энергию и наоборот. Из формулы (*) следует, что при увеличении скорости  движения тела его энергия и масса преобразуются не друг в друга, а каждая в свою другую форму: энергия покоя  - в кинетическую энергию , а масса покоя - в массудвижения .

А так как  и Е одинаковым образом зависят от , то убывание энергии на DЕ _o сопровождается уменьшением массы покоя на Dm_о. В результате и создаётся впечатление о ²превращении массы в кинетическую энергию²; такой словесный оборот некорректен с физической точки зрения.