Физика элементарных частиц

Уравнение Шрёдингера для частицы в потенциальном поле Это уравнение для частицы в потенциальном поле . Первым циклическим ускорителем электронов явился бетатрон. Его первый экземпляр был построен в 1940 г. Д. Керстом. Бетатрон - это индукционный ускоритель, в котором энергия электронов увеличивается за счет вихревого электрического поля, создаваемого изменяющимся магнитным потоком, направленным перпендикулярно к плоскости орбиты частиц.

Естественная радиоактивность

    Естественная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (нуклидами) - естественными радионуклидами, содержащимися в  земной коре и гидросфере и образовавшимися

    Премордиальные нуклиды 236U (A = 4n), 238U (A = 4n + 2), 235U (A = 4n + 3) образуют 3 радиоактивных семейства (ряда) последовательных распадов. К ним с некоторой натяжкой, так как изотопы этого ряда успели распасться за время существования Земли, можно отнести четвертый ряд, который начинается c237Np (A = 4n + 1). В радиоактивных семействах альфа-распады перемежаются бета-распадами, так как при альфа-распадах конечные ядра оказываются все дальше от линии бета-стабильности, т.е. перегружены нейтронами. При уменьшении массового числа для бета-стабильных ядер отношение количества нейтронов и протонов должно уменьшаться. После ряда последовательных распадов образуются стабильные ядра с близким или равным магическим числам количеством протонов и нейтронов (Z=82, N=126) соответственно 208Pb, 206Pb, 207Pb, 209Bi. Кроме того, к естественным радионуклидам относятся и долгоживущие радионуклиды середины таблицы Менделеева 40K, 87Rb и др. (см. табл. 1).
    Из космогенных радионуклидов основной вклад в естественную радиоактивность вносят тритий (3H) (общий запас трития в биосфере -1.3*1018 Бк.) и 14C (общее содержание 8.5*1018 Бк). Вклад других космогенных радионуклидов (см. табл.1) заметно меньше. Космогенные радионуклиды используются для датировки, в частности в археологии (радиоуглеродный метод) и науках о Земле, а также в космофизике для определения интенсивности космических лучей в далеком прошлом.
    В естественную радиоактивность вносят вклад также продукты спонтанного деления урана и тория, однако из-за его малой вероятности этот вклад пренебрежимо мал по сравнению с радиоактивностью техногенного происхождения. Обслуживание работающего котла

Таблица 1. Премордиальные и космогенные радионуклиды (В таблицу также включены радионуклиды с периодом полураспада большим 1 млн. лет)  

ИзотопСодержание
в естественной смеси
Период полураспадаМода распада
3Hкосмогенный12.33 лbeta-
7Beкосмогенный53.29 дEC
10Beкосмогенный1.51*106 лbeta-
14Cкосмогенный5730 лbeta-
22Naкосмогенный2.6019 лEC
36Clкосмогенный3.01*105 лbeta- 98.1%, EC 1.9%
40K0.0117%1.277*109 лbeta- 89.28%, EC 10.72%
46Ca0.004%>0.28*1016 л2beta-
48Ca0.187%>4*1019 л2beta-
50V0.250%1.4*1017 лEC 83%,beta- 17%
50Cr4.345%>1.8*1017 л2EC
53Mn 3.74*106 лEC
54Fe5.845%>3.1*1022 л2EC
60Fe 1.5*106 лbeta-
70Zn0.62%>5*1014 л2beta-
76Ge7.83%0.8*1025 л2beta-
79Se 1.1*106 лbeta-
82Se8.73%0.83*1020 л2beta-
78Kr0.35%>0.9*1020 л2EC
81Kr 2.29*105 лEC
87Rb27.83%4.75*1010 лbeta-
93Zr 1.53*106 лbeta-
96Zr2.80%>2.2*1019 л2beta-
92Nb 3.47*107 лEC,beta-<0.05%
92Mo14.84%>1.9*1020 л2EC
100Mo9.63%0.95*1019 л2beta-
97Tc 4.21*106 лEC
98Tc 4.2*106 лbeta-
107Pd 6.5*106 лbeta-
106Cd1.25%>2.6*1017 л2EC
113Cd12.22%7.7*1015 лbeta-
116Cd7.49%>3.75*1019 л2beta-
115In95.71%4.41*1014 лbeta-
123Te0.89%>6*1014 лEC
128Te31.74%7.7*1024 л2beta-
130Te34.08%>5.6*1022 л2beta-
129Iкосмогенный1.57*107 лbeta-
124Xe0.095%>1.1*1017 л2EC
136Xe8.857%>3.6*1020 л2beta-
135Cs 2.3*106 лbeta-
130Ba0.106%>3.5*1014 л2EC
138La0.090%1.05*1011 лEC 66.4%,beta- 33.6%
142Ce11.114%>5*1016 л2beta-
144Nd23.8%2.29*1015 лalpha
150Nd5.6%>6.8*1018 л2beta-
146Sm 10.3*107 лalpha
147Sm14.99%1.06*1011 лalpha
148Sm11.24%7*1015 лalpha
149Sm13.82%>2*1015 лalpha?
154Sm22.75%>2.3*1018 л2beta-
150Gd 1.79*106 лalpha
152Gd0.20%1.08*1014 лalpha
160Gd21.86%>1.3*1021 л2beta-
154Dy 3.0*106 лalpha
170Er14.910%>3.2*1017 л2beta-
170Yb3.04%>1.6*1018 л2beta-
176Lu2.59%3.73*1010 лbeta-
174Hf0.16%2.0*1015 лalpha
182Hf 9*106 лbeta-
180mTa0.012%>1.2*1015 лbeta-?,EC?
180W0.12%>7.4*1016 лalpha
182W26.50%>8.3*1018 лalpha
183W14.31%>1.9*1018 лalpha
184W30.64%>4*1018 лalpha
186W28.43%>6.5*1018 лalpha
187Re62.60%4.35*1010 лbeta-, alpha<0.0001%
184Os0.02%>5.6*1013 лalpha
186Os1.59%2.0*1015 лalpha
190Pt0.014%6.5*1011 лalpha
204Pb1.4%>1.4*1017 лalpha?
205Pb 1.53*107 лEC
232Th100%1.405*1010 лalpha, SF 1.2*10-8%, Ne
234U0.0054%2.455*105 лalpha, SF 1.6*10-9%, Mg 1*10-11%, Ne 9*10-12%
235U0.7204%703.8*106 лalpha, SF 7*10-9%, Ne 8*10-10%
238U99.2742%4.468*109 лalpha, SF 5.4*10-5%
237Np 2.144*106 лalpha, SF>2*10-10%
244Pu 8.00*107 лalpha 99.88%, SF 0.12%
247Cm 1.56*107 лalpha

 beta- - бета-минус-распад, EC - электронный захват и бета-плюс-распад или бета-плюс-распад, alpha - альфа-распад, SF - спонтанное деление. Ne - кластерный распад.

Кокрофт Джон (1897-1967) – английский физик. Создал (1932 совместно с Э.Уолтоном) первый ускоритель протонов (каскадный генератор) и осуществил ядерную реакцию с искусственно ускоренными протонами Лазарев Пётр Петрович (1878-1942), физик, био- и геофизик, академик РАН Линейные ускорители – ускорители заряженных частиц, в которых частица движется по прямолинейной траектории. Линейные ускорители можно разбить на две категории – ускорители прямого действия и собственно линейные ускорители.

Развитие ядерной физики