19
или ядра взаимодействуют друг с другом только при сближении на очень ма-
лые расстояния. Радиус действия ядерных сил порядка 10
-13
см. На больших
расстояниях нуклоны взаимодействуют друг с другом только за счет электро-
магнитных сил.
1.4. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
Ядерные превращения могут произойти не только вследствие радиоактив-
ного распада, но и в результате столкновения ядер (ядерные реакции). Ядра за-
ряжены положительно и, следовательно, на больших расстояниях отталкивают-
ся друг от друга по закону Кулона.
Чтобы ядра преодолели кулоновское отталкивание, сблизились на расстоя-
нии, при котором действуют ядерные силы и началась ядерная реакция, ядра
ускоряют разными методами.
Впервые ядерную реакцию произвел Резерфорд в 1919 г. Ускорителей то-
гда еще не было, но он воспользовался тем, что α-частицы, т.е. ядра гелия
4
Не,
вылетающие с большой энергией при α-распаде естественно-радиоактивных
изотопов, могут в силу этого преодолеть кулоновское отталкивание и подойти к
другому ядру так близко, чтобы начали действовать ядерные силы. Резерфорд
обнаружил, что при прохождении α-частиц через воздух появляются протоны.
Это он истолковал так:
1
1
1 9
17
8 9
18
9 7
14
7 2
4
2
HО F N Не
+ →→ +
.
Образовавшийся в результате реакции фтор-18 нестабилен и почти мгно-
венно распадается. В результате азот и гелий превратились в тяжелый изотоп
кислорода
17
О и в водород. Это было первое в истории человечества искусст-
венное превращение одних химических элементов в другие.
Проверим выполняется ли сохранение числа нуклонов и электрического
заряда на каждом этапе реакции:
А: 4 +14 → 18 → 17 +1
Z: 2 +7 → 9 → 8 + 1,
следовательно, ядерная реакция записана верно.
В дальнейшем (в начале 30-х гг.), чтобы осуществлять ядерные реакции,
были построены первые ускорители. Первой ядерной реакцией с помощью ус-
коренных на ускорителе протонов было расщепление ядра лития:
2
4
2 2
4
2 3
7
3 1
1
1
He
He
Li
H
+ → +
,
А: 7 + 1 → 4 + 4
Z: 3 + 1 → 2 + 2.
1.5 ОТКРЫТИЕ ИСКУССТВЕННОЙ РАДИОАКТИВНОСТИ И
β
+
-РАСПАДА. ПОЗИТРОНЫ
До 1934 г. были известны только немногие естественно-радиоактивные
элементы, существующие в природе (Ra; U; Th и продукты их распада). В 1934
г. супруги Жолио-Кюри впервые изготовили радиоактивное вещество искусст-
