При бета розпаді атомним ядром випускаються. поняття радіоактивності

Бета-розпад стає можливим тоді, коли заміна в атомному ядрі нейтрона на протон (або, навпаки, протона на нейтрон) енергетично вигідна і що виходить нове ядро \u200b\u200bмає меншу масу спокою, т. Е. Велику енергію зв'язку. Надлишок енергії розподіляється між продуктами реакції.

Бета-розпад буває трьох видів:

1. Один з нейтронів (n) в ядрі перетворюється в протон (р). При цьому випромінюється електрон (е-) і антинейтрино (ṽ e) (див. Нейтрино, Антиречовина). Це - β - розпад.

A (Z, N) → A (Z + 1, N-1) + е - + ṽ e

(N → р + е - + ṽ e),

де A (Z, N) - позначення ядра з числом протонів Z і нейтронів N. Заряд ядра збільшується на 1. Найпростіший вид з усіх видів β - розпаду - розпад вільного нейтрона, який важче протона і тому нестабільний.

2. Протон, що входить до складу ядра, розпадається на нейтрон (N), позитрон (е +) і нейтрино (v e). Це - β + -розпад.

A (Z, N) → A (Z-1, N + 1) + e + + v e

(P → рn + е + + v e).

Заряд ядра зменшується на 1. Процес може відбуватися тільки в ядрі; вільний протон не розпадається таким чином.

3. Нарешті, ядро \u200b\u200bможе захопити найближчий з атомних електронів (електронний захоплення) і перетворитися в інше ядро \u200b\u200bіз зарядом на 1 менше:

A (Z, N) + е - → A (Z-1, N + 1) + v e

(Р + е - → n + v e).

β-частинка при цьому не випромінюється.

Коли фізики почали вивчати β-розпад, про існування нейтрино (v e або ṽ e)\u003e володіє величезною проникаючою здатністю, нічого не було відомо.

Загадка, з якою зіткнулися експериментатори, - суцільний енергетичний спектр електронів, випромінюваних при р-розпаді. У цьому процесі на частку дочірнього ядра доводиться незначна частина енергії, що звільняється. Вся вона йде на електрон, і тому все β-частинки повинні були б мати однакову енергію E 0. А на досвіді спостерігалася така картина: випускає електрони будь-якої енергії, аж до максимально можливої \u200b\u200b- E 0.

Фізики припустили, що винен джерело: р-частинки втрачають свою енергію, коли проходять крізь його матеріал. Для перевірки цієї гіпотези кілька груп експериментаторів поставили калориметричні досліди. Робилися вони так: радіоактивний джерело поміщали в калориметр з такими товстими стінками, щоб β-частинки в них повністю поглиналися. Це дозволило виміряти всю енергію, що виділяється за певний час.

Потім розрахували енергію, що припадає на одну β-частинку. Експериментатори очікували, що вона виявиться близькою до E 0, але всякий раз отримували величину, приблизно в 2 рази меншу.

Вихід зі становища знайшов швейцарський фізик-теоретик В. Паулі. Він висловив припущення, що при β-розпаді випускається частка, що володіє незрівнянно більшу проникаючу здатність, ніж електрони. Її не можуть затримати стінки калориметр, і вона забирає з собою частину енергії. Так народилося уявлення про нейтрино.

Теорія β-розпаду була створена в 1934 р італійським фізиком Е. Фермі. У ній вчений припустив, що електрон і нейтрино народжуються в момент розпаду нуклона в ядрі. Він ввів в теорію константу G, яка грала для β-розпаду таку ж роль, що і заряд е для електромагнітних процесів, і обчислив її величину на підставі експериментальних даних. Теорія Фермі дозволила розрахувати форму p-спектрів і зв'язати граничну енергію розпаду E 0 згодом життя радіоактивного ядра. Нейтрино в цій теорії мало заряд, рівний нулю, і нульову масу (у всякому разі, m v ~< m e).

Протягом наступних років теорію прагнули видозмінити, доповнити і ускладнити, оскільки здавалося, що вона занадто проста і не описує всіх досвідчених даних. Минуло кілька десятиліть, перш ніж фізики переконалися, що всі ці доповнення засновані на помилкових експериментах, а шлях, обраний Фермі, правильний. Створена зараз теорія об'єднаного слабкого і електромагнітного взаємодії включає його як перше наближення (див. Парність, Нейтрино, Слабкі взаємодії).

Наведемо деякі дані про бета-розпад ядер.

Гранична енергія β-частинок (E 0) - від декількох кеВ до - 17 МеВ.

Час життя ядер по відношенню до β-роз-ду-від 1,3x10 -2 с до ~ 2x10 13 років.

Пробіг β-частинок в легких речовинах - кілька сантиметрів. Вони втрачають свою енергію на іонізацію і збудження атомів.

Бета-розпад (b-розпад) є спонтанним процесом перетворення ядра, в результаті якого ядро \u200b\u200bзмінює свій заряд на ΔΖ \u003d ± 1, зберігаючи при цьому неіменне число нуклонів А (масове число). У деяких випадках утворюються вільні b частинки (Електрон β - або позитрон β + ) Або перестає існувати один з електронів ( «захоплення» ядром електрона з електронної оболонки) відповідного атома. Властивості електрона і позитрона тотожні, за винятком знака електричного заряду. Потоки утворюються b - частинок називаються b -випромінюванням.

β-Розпад - найпоширеніший вид радіоактивних перетворень ядер в природі. На відміну від α-розпаду, який спостерігається виключно у важких ядер, β-розпаду схильні до ядра практично у всій області значень масового числа А, починаючи від одиниці (вільне володіння нейтрон) і закінчуючи масовими числами найважчих ядер.

Енергія, що виділяється при β-розпаді, знову ж таки, на відміну від α-розпаду, лежить в досить широкому інтервалі значень від 0,02 МеВпри розпаді ядра тритію 3 Н до 16,4 МеВ при розпаді ядра 12 N.

Періоди напіврозпаду β-активних ядер змінюються в дуже широких межах від 10 -2 з до 10 18 років.

Стабільні атомні ядра повинні мати мінімальну величину повної енергії, яка визначається його масою. Маса ядра з даними числом нуклонів визначається, в свою чергу, його протонно-нейтронних складом, оскільки маси протона і нейтрона не рівні між собою. У зв'язку з цим у ядер-ізобар існує єдино можлива конфігурація чисел протонів і нейтронів, якій відповідає ядро \u200b\u200bз найменшою масою (див. Рис. 2.2.1), а, отже, і повною енергією. Ядру з будь-якою іншою конфігурацією нуклонів енергетично вигідно перетворення в ядро \u200b\u200bз оптимальною конфігурацією. Такі мимовільні зміни в складі ядер дійсно мають місце і обумовлені явищем b-розпаду - взаємоперетворення нуклонів один в одного. Напрямок процесу для ядра з даними протонно-нейтронних складом визначається лише тим, в якому стані один з нуклонів ядра - нейтроном або протонному - має найбільшу енергію зв'язку, якій відповідає найменша маса ядра (див. Рис. 2.2.1).

Відомі три різновиди b-розпаду.

1. Електронний (β - - розпад):

2. Позитронний (b + - розпад)

3. E-захоплення (або До-захватил - по позначенню електронної оболонки)

Е-захоплення і b + - розпад часто конкурують між собою, так як ядра зазнають однакові перетворення.

Таким чином, при b - розпаді будь-якого виду число нуклонів в ядрі зберігається, але відбувається мимовільне перетворення або нейтрона в протон (Β - - розпад), або протона в нейтрон (b + розпад і Е-захват). Саме тому Е-захоплення ставиться до процесів b-розпаду.

Так як при b - розпаді змінюється тільки один з нуклонів ядра, то цей процес - внутрінуклонний, а не внутрішньоядерних. Підтвердженням цьому служить b - розпад вільного нейтрона, що протікає за наступною схемою:

.

(3.5.6)

Тому вільний нейтрон частка нестабільна. Сучасне значення періоду напіврозпаду нейтрона становить 10,25 хв.

Перетворення (b-розпад) вільного протона в нейтрон заборонено законом збереження енергії, так як його маса на 1,3 МеВ менше маси нейтрона. Але в складі ядра він може перетворюватися в нейтрон за рахунок внутрішньої енергії ядра, що призводить до явища b + розпаду або Е-захоплення.

Зупинимося на цікавому питанні про виникнення вільних β-частинок в процесі β-розпаду ядер. Не викликає сумнівів, що джерелом β-частинок є ядро, але велика кількість експериментальних даних свідчить про те, що в ядрі немає β-частинок. Ще до відкриття нейтрона (1932 р) і створення протонно-нейтронної моделі ядра (Іваненко, Гейзенберг.1932 р) була запропонована модель атомного ядра, що має в своєму складі протони й електрони. Наприклад, ядро \u200b\u200bуявлялося як 14 протонів і 7 електронів. На той час було відомо, що протон і електрон мають напівцілий спин, рівний 1/2 і відповідно до цієї моделі спін ядрадолжен бути напівцілим числом. Однак експериментально виміряний спин ядра дорівнював одиниці. Це протиріччя отримало назву «азотна катастрофа». Звідси випливає несправедливість протонно-електронної моделі ядра. Про це ж свідчить і порядок величини магнітних моментів ядер, які не перевищують декількох ядерних Магнетон Бора (див. §1.6 п.2). Якби електрони входили до складу ядра, природно було б очікувати, що магнітні моменти ядер по порядку величини повинні бути близькі атомному магнетону Бора, величина якого ~ в 2000 разів більше ядерного. Нарешті, про неможливість існування в ядрі пов'язаних електронів свідчить квантовомеханічної співвідношення між невизначеностями Δ p і Δ r одночасного вимірювання імпульсу і координати електрона в ядрі:

якої відповідає енергії електрона\u003e 20 МеВ. Така величина енергії істотно перевищує як висоту кулонівського бар'єру для електронів в найважчих ядрах ( В до ≈ 15 МеВ), Так і енергію електронів β-розпаду. Таким чином, за сучасними уявленнями електронів в ядрах немає і вони народжуються безпосередньо при b-розпаді ядра, про що свідчить також народження особливих частинок: нейтрино (ν) і антинейтрино, які мають узагальнююча назва нейтрино.

Виявити на досвіді β - і b + -распаду дуже просто, реєструючи звичайними методами β-частинки з великою енергією. Зареєструвати нейтрино, що виникає при Е-захоплення, звичайними лабораторними методами неможливо. Однак Е-захват супроводжується характеристичним рентгенівським випромінюванням, що виникають внаслідок того, що утворилася енергетична вакансія після захоплення електрона ядром, заповнюється електронами з верхніх електронних оболонок атома. Довжина хвилі характеристичного рентгенівського випромінювання визначається величиною Z ядра (закон Мозлі), що дозволяє ідентифікувати заряд материнського ядра. Крім цього, енергія переходу може бути безпосередньо передано одному з електронів зовнішньої оболонки, в результаті чого виникає випромінювання моноенергетичних електронів (т.зв. електрони Оже). Саме за такими супутнім явищам був відкритий Е-захоплення (Альварец, 1937 г.).

При β-розпаді виділяється енергія, що дорівнює різниці маси початкової системи і маси кінцевої, виражених в енергетичних одиницях:

= M(A, Z) - M(A, Z + 1) - m β\u003e 0, = M(A, Z) - M(A, Z-1) - m β\u003e 0, Е Е = M(A, Z) + m e - M(A, Z-1) - ε е\u003e 0,

(3.5.9)

де m e і ε е - маса і енергія зв'язку атомного електрона, який захоплюється ядром. У правих частинах (3.5.9) опущені маси спокою нейтрино і антинейтрино, так як за сучасними уявленнями їх маси спокою m ν не перевищує 30 еВ (M ν<< m e).

Якщо до правої частини рівності (3.5.9) додати і відняти Zm e, то з точністю до енергії зв'язку електронів в атомі енергію відповідного різновиду β-розпаду можна виразити через маси атомів:

\u003d M ат(A, Z) - M ат(A, Z + 1)\u003e 0, \u003d M ат(A, Z) - M ат(A, Z-1) - 2m e\u003e 0, Е Е \u003d M ат(A, Z ) - M ат(A, Z-1) - ε е\u003e 0.

(3.5.10)

Позитивна величина енергії розпаду є необхідним енергетичним умовою можливості β-розпаду. Тому (3.5.9) і (3.5.10) висловлюють енергетичні умови відповідних різновидів β-розпаду. Використовувати для цих цілей поняття енергії зв'язку β-частци в ядрі неправомірно, оскільки в ядрі немає β-частинок.

Вище було зазначено, що b + - розпад і Е-захоплення конкурують між собою. З (3.5.10) очевидно, що якщо виконується умова для β + розпаду, то і поготів виконається остання, а Е-захоплення може відбуватися навіть тоді, коли β + -розпад енергетично неможливий. Все непарній-непарні ядра, за винятком чотирьох легких ядер 2 H, 6 Li, 10 B і 14 N, зазначених вище, нестабільні до β-розпаду і дуже часто відчувають всі три види b - розпаду, хоча і з різною ймовірністю. Пояснюється це ефектом спарювання однойменних нуклонів, в результаті якого непарній-непарне ядро \u200b\u200b«прагне» стати парному-парних усіма можливими способами (рис. 2.2.1, б). Наприклад, ядра в 40% відчуває β - розпад, в 40 % - Е-захоплення і в 20 % - b + - розпад. Як завжди, ці дані слід розуміти в статистичному сенсі, а кожне конкретне ядро \u200b\u200bможе або випробувати β - розпад, або Е-захоплення, або b + - розпад.

Оцінимо максимальну частку енергії, яку може отримати збудженому дочірнє ядро, коли енергія нейтрино дорівнює нулю. В цьому випадку кінетична енергія β-частинка ( T β) max і дочірнього ядра Т я мають максимально можливі значення. Нехай материнське ядро \u200b\u200bспочивати. Тоді із закону збереження імпульсу випливає, що

Тому з хорошою точністю можна покласти \u003d Е β .

Енергії β-частинок вимірюється за величиною їх відхилення при русі в постійному магнітному полі за допомогою спеціальних приладів, які називаються магнітними β- спектрометрами. Останній являє магнітний аналізатор імпульсів β-частинок і подібний до мас-спектрометру. Вимірювання показали, що в процесі β-розпаду однакових ядер випускаються β-частинки всіх енергій від нуля і до енергії ( T e) max, званої верхньою межею β- спектра, І приблизно рівної Е β з (3.5.10). Таким чином, на відміну від лінійчатих спектрів α-частинок (див. Рис. 3.4.1), енергетичний спектр β-частинок є суцільним. На рис. 3.5.1. представлений енергетичний спектр β - частинок, що випускаються при розпаді вільного нейтрона (3.5.6), форма якого є вельми типовою. Енергетичні спектри легких ядер більш симетричні і для них середня енергія випускаються β-частинок приблизно дорівнює (1/2) · ( T e) max. У важких ядер середня енергія β-частинок зазвичай близька до 1/3 максимальної і для більшості природних джерел β-випромінювання укладена в межах 0,25 ÷ 0,45 МеВ.

Інтерпретація перерахованих особливостей енергетичних спектрів β-частинок свого часу викликала великі труднощі. Дійсно, якщо не робити ніяких припущень, то згідно (3.5.10) випускаються β-частинки повинні мати, як і α-частинки, строго певну і рівну ( T β) max енергію, яка визначається енергетичним виходом розпаду. Але в спектрі є b - частинки з будь меншою енергією і неминуче виникає питання - куди зникає інша енергія в кожному випадку b-розпаду, коли Т β < (T e) max? Ці міркування послужили підставою для гіпотези (Паулі, 1931 р) про виникнення в β-процес розпаду електрично нейтральної частинки з масою спокою, близькою до нуля, і зі спіном, рівним 1/2. Ця частка, згодом названа нейтрино, і повинна нести більшу частину (~ (2/3) · ( T e) max) енергії розпаду. Крім закону збереження енергії, існує ще один важливий аргумент, з необхідністю приводить до гіпотези нейтрино - закон збереження спина. Розглянемо розпад (3.5.6) вільного нейтрона. Нейтрон, який має спін 1/2, розпадаючись тільки на протон (спін 1/2) і електрон (спін 1/2) давав би сумарний спин продуктів, рівний 0 або 1, що суперечить закону збереження імпульсу, для виконання якого потрібно припустити народження частинки з напівцілим спіном. Облік орбітальних моментів протона і електрона нічого не змінює, тому що вони завжди цілі числа.

Таким чином, при β-розпаді, на відміну від α-розпаду, з ядра вилітають не одна, а дві частинки. В силу статистичного характеру явища радіоактивності в кожному акті β-розпаду розподіл енергії розпаду між β-частинкою і нейтрино може бути будь-яким, тобто кінетична енергія електрона може мати будь-яке значення від нуля і до ( T β) max. Для дуже великого числа розпадів виходить вже не випадкове, а цілком закономірне розподіл β-часток по енергіях, зване β- спектром.

Нейтрино практично не взаємодіють з речовиною і його довжина вільного пробігу (відстань до першого взаємодії) в твердій речовині дорівнює приблизно 10 16 км, Що робить надзвичайно складним їх реєстрацію. Тому вимірювати енергію нейтрино і спостерігати їх розподіл по енергії практично неможливо і фактично єдино доступним для реєстрації залишається тільки β-спектр. Довгий час відомості, що підтверджують існування нейтрино, носили непрямий характер і були вперше отримані в 1942 г (Аллен) шляхом вимірювання енергії віддачі дочірніх ядер при Е-захоплення. Пряме спостереження нейтрино вдалося здійснити лише в 1953 р (Рейнес і Коуен) після створення потужних ядерних реакторів, робота яких супроводжується виділенням великих потоків нейтрино.

Освіта дочірнього ядра в результаті β-розпаду в основному енергетичному стані є скоріше винятком, ніж правилом. Зазвичай β-розпад досить вільно йде як на основний, так і на порівняно сильно (в порівнянні з α-розпадом) збуджені рівні і може спостерігатися кілька порушених рівнів дочірнього ядра. Збуджені дочірні ядра переходять а основні стан, випускаючи γ-кванти. Тому β-розпад супроводжується майже завжди γ-випромінюванням, яке представляє основну небезпеку при поводженні з радіоактивними речовинами.

Порушення дочірнього ядра до енергії відбувається за рахунок енергії розпаду Е β і в цьому випадку максимальна енергія β-спектра

.

(3.5.13)

Якщо при β-розпаді можливе утворення дочірнього ядра в декількох збуджених станах, то повний β-спектр являє собою накладення декількох β-спектрів зі своїми граничними енергіями і може мати складну форму. Кожна складова спектра характеризується своїм виходом, тобто часткою розпадів, що призводять до її утворення.

Так само як і a - розпад (рис. 3.4.1), b-розпад зручно представляти за допомогою діаграми. На рис. 3.5.2 приведена діаграма β + - розпаду ядра 14 О, в результаті якого дочірнє ядро \u200b\u200b14 N народжується в збудженому стані. При переході в основний стан дочірнє ядро \u200b\u200bвипускає g-квант з енергією 2,31 МеВ.

імовірність b - розпаду визначається т.зв. правилами відборупо парності і спину. Вони полягають в наступному. 1) Якщо парності материнського Р м і дочірнього Р д ядер збігаються, тобто, якщо Р м · Р д \u003d +1, то такі b-переходи мають найбільшу ймовірність ( дозволеніна мові квантової механіки). 2) Повний момент імпульсу, що буря обома частками при b - розпаді, дорівнює

L = s β + s ν + l β + l ν ,

(3.5.14)

де s і l - спін і орбітальний момент відповідних часток. Випускання b-частинки і нейтрино з l \u003e 0 вкрай малоймовірно ( заборонено на мові квантової механіки), і дозволеними є переходи з l = 0.

Таким чином, дозволеними є b-переходи, для яких Р м · Р д \u003d +1 і l \u003d 0. Для дозволених переходів зміна спина ядра буде визначатися тільки орієнтацією спінів, що вилітають частинок. При цьому є дві можливості.

а) β-Частка і нейтрино випускаються з протилежно спрямованими спинами, так що повний момент, що буря обома частками, дорівнює нулю (орієнтація спина нуклона, що зазнає β-розпад, зберігається) і спін ядра не змінюється, тобто Δ I \u003d 0. Такі переходи називаються фермієвського, А відповідні правила відбору

називаються правилами відбору Фермі.

б) β-Частка і нейтрино випускаються з однаково спрямованими спинами, так що повний момент, що буря обома частками дорівнює одиниці (орієнтація спина нуклона змінюється на зворотну). Можливі зміни спина ядра складуть Δ I \u003d 0, ± 1. Якщо виключити 0 - 0 переходи, в яких спін ядра дорівнює нулю, як в початковому, так і в кінцевому стані, то отримаємо правила відбору Гамова-Теллера

Ще раз відзначимо, що для 0 - 0 переходів гамов-теллерівських переходи строго заборонені, Тобто не можуть бути виконані ні за яких умов.

Тому ймовірність безпосередньо b - розпаду і освіти дочірнього ядра в тому чи іншому енергетичному стані дуже сильно зависитот парності і разностіспінов вихідного і кінцевого станів ядер. Це положення чітко видно на діаграмі (рис. 3.5.2) розпаду ядра 14 О, де вказано, що ймовірність опинитися дочірньому ядра в основному стані з характеристикою 1 + має незначну ймовірність.

Енергія збудження дочірніх ядер визначається системою енергетичних рівнів ядер і лежить зазвичай в інтервалі 0,1 ÷ 3 МеВ. У цих випадках перехід порушеної дочірнього ядра в основні стану відбувається звичайним порядком. Однак в окремих випадках енергія збудження дочірніх ядер може досягати 8 ÷ 11 МеВ, Перевищуючи енергію зв'язку (відділення) нуклона:

.

(3.5.17)

В цьому випадку порушена дочірнє ядро \u200b\u200bзвільняється від надлишкової енергії, практично миттєво випускаючи нуклон - протон або нейтрон, в залежності від того для якого з нуклонів виконується умова (3.5.17). Ці нуклони отримали назву з апаздивающіх, Оскільки вони з'являються в результаті виникнення сильно збуджених станів дочірнього ядра тільки після β-розпаду материнського ядра-попередника.

Розглянемо докладніше процес випускання запізнілих нейтронів осколками розподілу (див. §5.2), які використовуються для управління ланцюговою реакцією поділу (див. §5.3). Час появи запізнілих нейтронів поділу, на відміну від миттєвих (див. §5.2), визначається періодами напіврозпаду ядер попередників. На рис. 3.5.3 зображена схема освіти запізнілих нейтронів при розпаді ядра 87 Br, що утворюється при розподілі 235 U. Приблизно в двох випадках зі ста β - розпадів ядра 87 Br дочірнє ядро \u200b\u200b87 Кr виникає в сильно збудженому стані з енергією збудження \u003d 5,8 МеВ. Енергія зв'язку останнього нейтрона в ядрі 87 Кr становить ε n \u003d 5,53 МеВ, Яка менше енергії збудження і тому випускається нейтрон з кінетичної енергією 0,27 МеВ і утворюється стабільне ядро \u200b\u200b86 Кr. Можна вказати дві причини такої малої величини енергії зв'язку останнього нейтрона: ядра осколківподілу пересичені нейтронами (лежать нижче доріжки стабільності, див. Рис. 1.1.2); і, крім цього, ядро \u200b\u200b87 Кr має один зайвий нейтрон понад замкнутої оболонки з 50 нейтронів в магічному ядрі. Такі ж причини викликають появу запізнілих нейтронів при β - розпаді важкого осколка ділення 137 I, яке може перетворюватися в сильно порушена ядро \u200b\u200b137 Хе *. Випустивши нейтрон, ядро \u200b\u200b137 Хе * перетворюється в стабільне ядро \u200b\u200bз магічним числом нейтронів, рівним 82.

Таким чином, можна вказати дві обставини, що сприяють виконанню умови (3.5.17) і, отже, появи запізнілих нейтронів при β - розпаді: - заборона освіти дочірнього ядра в основному енергетичному стані і мала величина енергії ε n зв'язку нейтрона.

Якщо ядра сильно перевантажені нейтронами і знаходяться нижче доріжки стабільності (рис. 1.1.2), то можливе утворення послідовних ланцюжків β - розпадів. Подібна ситуація спостерігається в ядерному реакторі, коли продукти (осколки) ділення з різною ймовірністю утворює велике число (сотні) різних ланцюжків - розпадів. На рис. 3.5.4 показані двеізчісла найбільш ймовірних ланцюжків, на яких зазначено випускання запізнілих нейтронів ядрами 139 Хе і 94 Sr, фізична причина появи яких розглянута вище.

У ланцюжку β - розпадів 95 Kr спостерігається ще одне поширене явище, зване ядерної ізомерією. Ядро 95 Zr при розпаді утворює ізомерних пару: Виникнення з різною ймовірністю ядер 95 m Nb в метастабільних станів і ядер 95 Nb в основному енергетичному стан. Детальніше явище ядерної ізомерії розглянуто в §3.6.

Теорія b-розпаду була створена Фермі в 1934 р за аналогією з квантової електродинаміки, в якій випускання і поглинання фотонів розглядається як результат взаємодії заряду з створюваним ним самим електромагнітним полем (див. §1.9 п.5). При цьому фотони не містяться в готовому вигляді в зарядах, а народжуються безпосередньо в момент випускання.

В теорії Фермі процес b-розпаду розглядається як результат взаємодії нуклона з новим видом поля (електронно-нейтрино полем), в результаті якого нуклон, перебуваючи в одному з двох можливих нуклонних станах - протонному або нейтронном - випускає b-частку і нейтрино і переходить в інше нуклонів стан. Нуклони є джерелами b-частинок і нейтрино, що народжуються безпосередньо в момент перетворення нуклонів в електронно-нейтринном поле. Такого роду поля в даний час називаються електрослабкої.

Всі відомі науці взаємодії пов'язані все з чотирма типами полів: сильними (ядерними), електромагнітними, електрослабкої і гравітаційними. Наприклад, всі хімічні реакції відносяться до класу електромагнітних взаємодій, так як здійснюються електричними силами електронних оболонок атомів. Зокрема, будь-які прояви життя на Землі також мають електромагнітний характер. Сильне (ядерне) взаємодія утримує нуклони в ядрі і проявляється в різних ядерних реакціях. Слабка взаємодія відповідально за b-розпад і розпади мезонів. Гравітаційне поле проявляється в макроскопічних і космічних масштабах. Якщо розташувати всі ці взаємодії з їх відносної інтенсивності, то отримаємо таку картину:

сильне 1

електромагнітне ~ 10 -2

електрослабкої ~ 10 -14

гравітаційне ~ 10 -40.

Не слід думати, що цими цифрами визначається роль відповідних взаємодій (полів) в природі. Вони так само фундаментальні, тобто без любогоіз них неможливе існування Всесвіту.

Теорія Фермі дозволила розрахувати b-спектри і вплив на форму b-спектрів кулонівського поля ядра і електронної оболонки атома. При малої енергії вилітає зарядженої частинки форма будь-якого β-спектра спотворюється кулоновским взаємодією між ядром і вилітає з нього β-частинкою ядра (рис. 3.5.5). Кулонівське поле ядра надає на b - - частинки гальмівну дію. В результаті спектр в «м'якої» (низькоенергетичної) області енергій виявляється збагаченими частинками. β - -спектр з граничною енергією менше 1 МеВ у середніх і важких ядер взагалі не мають максимуму, а монотонно спадають. В спектрах b + - розпаду м'яка область спектра, навпаки, виявляється збідненої. Поле електронної оболонки атома надає на спектр незначний вплив.

При вивченні b - розпадного явищ було зроблено одне з фундаментальних відкриттів ядерної фізики - незбереження парності в слабких взаємодіях. Гіпотезу про незбереження парності в слабких взаємодіях висунули в 1956 р Лі і Янг, які показали, що на відміну від теорії Фермі, що спирається на закон збереження парності, можна побудувати теорію b - розпаду без урахування цього закону, яка не перечила всім відомим на той час експериментальним фактам. Вони ж запропонували експеримент з виявлення незбереження парності при b - розпаді, який був поставлений в 1957 р Ву. Принципові риси цього експерименту такі (рис. 3.5.7). b-Активний зразок 60 Со, ядра якого мають великий спін і магнітний момент ( I\u003d 5, m = 3,78 m Б) , містився в магнітне поле кругового струму і охолоджувався до дуже низьких (~ 10 -2 До) Температур. Це було необхідно для орієнтування магнітних моментів і, отже, спинив ядер 60 Со в певному напрямку (поляризації) і зменшення впливу теплових коливань ядер. У поляризованого таким чином зразка 60 Со реєструвалися b - частинки, що летять під кутом q і p-q по відношенню до напрямку поляризующего магнітного поля, Тобто по відношенню до напрямку спина ядра. При виконанні закону збереження парності для квадрата модуля хвильової функції виконується умова

тобто інверсія системи координат не може змінити ймовірність виявлення частинки. Від азимутального кута j в досвіді нічого не залежить. Отже, якщо парність зберігається, то ймовірність зареєструвати b-частку під кутом q ( «Вперед») і p - q ( \u200b\u200b«назад») однакова. Досвід же показав істотну відмінність рахунка часток під цими кутами. «Вперед» (в напрямку векторанапряженності магнітного поля) рухалося істотно (~ на 40%) більше b-частинок, ніж «назад». Таким чином, закон збереження парності, який здавався настільки ж фундаментальним і непорушним, як і інші закони збереження, в разі слабких взаємодій виявився порушеним. Це призвело до перегляду та уточнення теорія слабких взаємодій.

Чи знаєте ви, в чому хибність поняття "фізичний вакуум"?

фізичний вакуум - поняття релятивістської квантової фізики, під ним там розуміють нижчу (основне) енергетичний стан квантованного поля, що володіє нульовими імпульсом, моментом імпульсу і іншими квантовими числами. Фізичним вакуумом релятивістські теоретики називають повністю позбавлене речовини простір, заповнений неізмеряемих, а значить, лише уявним полем. Такий стан на думку релятивістів не є абсолютною порожнечею, але простором, заповненим якимись фантомними (віртуальними) частками. Релятивістська квантова теорія поля стверджує, що, в згоді з принципом невизначеності Гейзенберга, в фізичному вакуумі постійно народжуються і зникають віртуальні, тобто що здаються (кому здаються?), Частки: відбуваються так звані нульові коливання полів. Віртуальні частки фізичного вакууму, а отже, він сам, за визначенням не мають системи відліку, так як в противному випадку порушувався б принцип відносності Ейнштейна, на якому ґрунтується теорія відносності (тобто стала б можливою абсолютна система вимірювання з відліком від частинок фізичного вакууму, що в свою чергу однозначно спростувало б принцип відносності, на якому збудують СТО). Таким чином, фізичний вакуум і його частки не є елементи фізичного світу, Але лише елементи теорії відносності, які існують не в реальному світі, Але лише в релятивістських формулах, порушуючи при цьому принцип причинності (виникають і зникають безпричинно), принцип об'єктивності (віртуальні частинки можна вважати в завісімсоті від бажання теоретика або існуючими, або неіснуючими), принцип фактичної вимірності (не спостережувані, не мають своєї ІСО ).

Коли той чи інший фізик використовує поняття "фізичний вакуум", він або не розуміє абсурдність цього терміна, або лукавить, будучи прихованим або явним прихильником релятивістської ідеології.

Зрозуміти абсурдність цього поняття найлегше звернувшись до витоків його виникнення. Народжене воно було Полем Діраком в 1930-х, коли стало ясно, що заперечення ефіру в чистому вигляді, Як це робив великий математик, але посередній фізик, вже не можна. Занадто багато фактів суперечить цьому.

Для захисту релятивізму Поль Дірак ввів афізіческое і алогічне поняття негативної енергії, а потім і існування "моря" двох компенсують один одного енергій в вакуумі - позитивної і негативної, а також "моря" компенсують один одного частинок - віртуальних (тобто здаються) електронів і позитронів в вакуумі.

• експозиційна доза
• поглинена доза
• еквівалентна доза
• ефективна еквівалентна доза

радіоактивність

Це здатність ядер атомів різних хімічних елементів руйнуватися, видозмінюватися з випусканням атомних і субатомних частинок високих енергій. При радіоактивних перетвореннях, в переважній більшості випадків, ядра атомів (а значить, і самі атоми) одних хімічних елементів перетворюються в ядра атомів (в атоми) інших хімічних елементів, або один ізотоп хімічного елемента перетворюється в інший ізотоп того ж елемента.

Атоми, ядра яких схильні до радіоактивного розпаду або інших радіоактивних перетворень, називаються радіоактивними.

ізотопи

(Від грецьких слівisos - «рівний, однаковий» іtopos - «місце»)

Це нукліди одного хімічного елемента, тобто різновиди атомів певного елемента, що мають однаковий атомний номер, але різні масові числа.

Ізотопи мають ядрами з однаковим числом протонів і різною кількістю нейтронів і займають одне і те ж місце в періодичній системі хімічних елементів. Розрізняють стабільні ізотопи, які існують в незмінному вигляді невизначено довго, і нестабільні (радіоізотопи), які з часом розпадаються.

відомоблизько 280 стабільних ібільше 2000 радіоактивних ізотопіву 116 природних і штучно отриманих елементів .

нуклід (Від латинськогоnucleus - «ядро») - сукупність атомів з певними значеннями заряду ядра і масового числа.

Умовні позначення нуклида:, деX – літерне позначення елемента,Z – число протонів (атомний номер ), A – сума числа протонів і нейтронів (масове число ).

Навіть у самого першого в таблиці Менделєєва і найлегшого атома - водню, в ядрі якого тільки один протон (а навколо нього обертається один електрон), є три ізотопи.

радіоактивні перетворення

Можуть бути природними, мимовільними (спонтанними) і штучними. Спонтанні радіоактивні перетворення - процес випадковий, статистичний.

Всі радіоактивні перетворення супроводжуються, як правило, виділенням з ядра атома надлишку енергії у вигляді електромагнітного випромінювання .

Гамма-випромінювання - це потік гамма-квантів, що володіють великою енергією і проникаючу здатність.

Рентгенівське випромінювання - це так само потік фотонів - зазвичай з меншою енергією. Тільки «місце народження» рентгенівського випромінювання не ядро, а електронні оболонки. Основний потік рентгенівського випромінювання виникає в речовині при проходженні через нього «радіоактивних частинок» ( «радіоактивного випромінювання» або «іонізуючого випромінювання»).

Основні різновиди радіоактивних перетворень:

• радіоактивний розпад;
• ділення ядер атомів.

Це випускання, викидання з величезними швидкостями з ядер атомів «елементарних» (атомних, субатомних) частинок, які прийнято називати радіоактивним (іонізуючим) випромінюванням.

При розпаді один ізотоп даного хімічного елемента перетворюється в інший ізотоп того ж елемента.

для природних (Природних) радіонуклідів основними видами радіоактивного розпаду є альфа- і бета-мінус-розпад.

назви « альфа»І« бета»Були дані Ернестом Резерфордом в 1900 році при вивченні радіоактивних випромінювань.

для штучних (Техногенних) радіонуклідів, крім цього, характерні також нейтронний, протонний, позитронний (бета-плюс) і більш рідкісні види розпаду і ядерних перетворень (мезонний, К-захоплення, ізомерний перехід і ін.).

Альфа-розпад

Це випускання з ядра атома альфа-частинки, яка складається з 2 протонів і 2 нейтронів.

Альфа-частинка має масу 4 одиниці, заряд +2 і є ядром атома гелію (4He).

В результаті випускання альфа-частинки утворюється новий елемент, який в таблиці Менделєєва розташований на 2 клітини лівіше, Так як кількість протонів в ядрі, а значить, і заряд ядра, і номер елемента стали на дві одиниці менше. А маса утворився ізотопу виявляється на 4 одиниці менше.

А льфа – розпад- це характерний вид радіоактивного розпаду для природних радіоактивних елементів шостого і сьомого періодів таблиці Д.І. Менделєєва (уран, торій і продукти їх розпаду до вісмуту включно) і особливо для штучних - трансуранових - елементів.

Тобто цього виду розпаду схильні окремі ізотопи всіх важких елементів, починаючи з вісмуту.

Так, наприклад, при альфа-розпаді урану завжди утворюється торій, при альфа-розпаді торію - радій, при розпаді радію - радон, потім полоній і нарешті - свинець. При цьому з конкретного ізотопу урану-238 утворюється торій-234, потім радій-230, радон-226 і т. Д.

Швидкість альфа-частинки при вильоті з ядра від 12 до 20 тис. Км / сек.

Бета-розпад

Бета-розпад - найбільш поширений вид радіоактивного розпаду (і взагалі радіоактивних перетворень), особливо серед штучних радіонуклідів.

У кожного хімічного елемента Тобто, по крайней мере, один бета-активний, тобто схильний до бета-розпаду ізотоп.

Приклад природного бета-активного радіонукліда - калій-40 (Т1 / 2 \u003d 1,3 × 109 років), в природній суміші ізотопів калію його міститься всього 0,0119%.

Крім К-40, значущими природними бета-активними радіонуклідами є також і всі продукти розпаду урану і торію, тобто всі елементи від талію до урану.

Бета-розпад включає в себе такі види радіоактивних перетворень, як:

- бета-мінус розпад;

- бета-плюс розпад;

- К-захоплення (електронний захоплення).

Бета-мінус розпад - це випускання з ядра бета-мінус частки - електрона , Який утворився в результаті мимовільного перетворення одного з нейтронів в протон і електрон.

При цьому бета-частинки зі швидкістю до 270 тис. км / сек (9/10 швидкості світла) вилітає з ядра. І так як протонів в ядрі стало на один більше, то ядро \u200b\u200bданого елемента перетворюється в ядро \u200b\u200bсусіднього елемента праворуч - з великим номером.

При бета-мінус розпаді радіоактивний калій-40 перетворюється в стабільний кальцій-40 (стоїть в сусідній клітці справа). А радіоактивний кальцій-47 - в стоїть праворуч від нього скандій-47 (теж радіоактивний), який, в свою чергу, також шляхом бета-мінус розпаду перетворюється на стабільний титан-47.

Бета-плюс розпад - випускання з ядра бета-плюс частки - позитрона (Позитивно зарядженого «електрона»), який утворився в результаті мимовільного перетворення одного з протонів в нейтрон і позитрон.

В результаті цього (так як протонів стало менше) даний елемент перетворюється в сусідній зліва в таблиці Менделєєва.

Наприклад, при бета-плюс розпаді радіоактивний ізотоп магнію магній-23 перетворюється в стабільний ізотоп натрію (стоїть ліворуч) - натрій-23, а радіоактивний ізотоп европия - европий-150 перетворюється в стабільний ізотоп самарію - самарій-150.

- випускання з ядра атома нейтрона. Характерний для нуклідів штучного походження.

При випущенні нейтрона один ізотоп даного хімічного елемента перетворюється в інший, з меншою вагою. Так, наприклад, при нейтронном розпаді радіоактивний ізотоп літію - літій-9 перетворюється в літій-8, радіоактивний гелій-5 - в стабільний гелій-4.

Якщо стабільний ізотоп йоду - йод-127 опромінювати гамма-квантами, то він стає радіоактивним, викидає нейтрон і перетворюється в інший, теж радіоактивний ізотоп - йод-126. Це приклад штучного нейтронного розпаду .

В результаті радіоактивних перетворень можуть утворюватися ізотопи інших хімічних елементів або того ж елемента, які самі можуть бути радіоактивними елементами.

Тобто розпад якогось вихідного радіоактивного ізотопу може привести до деякого кількості послідовних радіо-активних перетворень різних ізотопів різних хімічних елементів, утворюючи т. н. «Ланцюжка розпаду».

Наприклад, торій-234, що утворюється при альфа-розпаді урану-238 перетворюється в протактиний-234, який в свою чергу знову в уран, але вже в інший ізотоп - уран-234.

Закінчуються ж всі ці альфа і бета-мінус переходи освітою стабільного свинцю-206. А уран-234 альфа-розпадом - знову в торій (торій-230). Далі торій-230 шляхом альфа-розпаду - в радій-226, радій - в радон.

Розподіл ядер атомів

Це мимовільне, або під дією нейтронів, розколювання ядра атома на 2 приблизно рівні частини, На два «осколка».

При розподілі вилітають 2-3 зайвих нейтрона і виділяється надлишок енергії у вигляді гамма-квантів, набагато більший, ніж при радіоактивному розпаді.

Якщо на один акт радіоактивного розпаду зазвичай доводиться один гамма-квант, то на 1 акт ділення доводиться 8 -10 гамма-квантів!

Крім того, що розлітаються осколки мають велику кінетичну енергію (швидкістю), яка переходить в теплову.

вилетіли нейтрони можуть викликати розподіл двох-трьох аналогічних ядер, якщо ті опиняться поблизу і якщо нейтрони потраплять в них.

Таким чином, з'являється можливість здійснення розгалужується, прискорюється ланцюгової реакції поділу ядер атомів з виділенням величезної кількості енергії.

Ланцюгова реакція поділу

Якщо дозволити ланцюгової реакції розвиватися безконтрольно, то станеться атомний (ядерний) вибух.

Якщо ланцюгову реакцію тримати під контролем, управляти її розвитком, не давати прискорюватися і постійно відводити виділяється енергію (Тепло), то цю енергію ( « атомну енергію») Можна використовувати для отримання електроенергії. Це здійснюється в атомних реакторах, на атомних електростанціях.

Характеристики радіоактивних перетворень

Період напіврозпаду (T1/2 ) - час, протягом якого половина радіоактивних атомів розпадається і їх кількість зменшується в 2 рази.

Періоди напіврозпаду у всіх радіонуклідів різні - від часток секунди (короткоживучі радіонукліди) до мільярдів років (довгоживучі).

активність - це кількість актів розпаду (в загальному випадку актів радіоактивних, ядерних перетворень) в одиницю часу (як правило, в секунду). Одиницями виміру активності є бекерель і кюрі.

Беккерель (Бк) - це один акт розпаду в секунду (1 роз. / Сек).

Кюрі (Кі) - 3,7 × 1010 Бк (розп. / Сек).

Одиниця виникла історично: такий активність має 1 грам радію-226 в рівновазі з дочірніми продуктами розпаду. Саме з радієм-226 довгі роки працювали лауреати Нобелівської премії французькі вчені подружжя П'єр Кюрі і Марія Склодовська-Кюрі.

Закон радіоактивного розпаду

Зміна активності нукліда в джерелі з плином часу залежить від періоду напіврозпаду даного нукліда за експоненціальним законом:

Aі (T) \u003d Aі (0) × exp (-0,693 t / T1/2 ),

де Aі (0) - вихідна активність нукліда;
Aі (T) - активність через час t;

T1/2 - період напіврозпаду нукліда.

Залежність між масою радіонукліда (Без урахування маси неактивного ізотопу) і його активністю виражається наступним співвідношенням:

де mі - маса радіонукліда, г;

T1/2 - період напіврозпаду радіонукліда, с;

Aі - активність радіонукліда, Бк;

А - атомна маса радіонукліда.

Проникаюча здатність радіоактивного випромінювання.

Пробіг альфа-частинок залежить від початкової енергії і зазвичай коливається в межах від 3-х до 7 (рідко до 13) см в повітрі, а в щільних середовищах складає соті частки мм (в склі - 0,04 мм).

Альфа-випромінювання не пробиває аркуш паперу і шкіру людини. Через свою маси і заряду альфа-частинки мають найбільшу іонізуючої здатністю, вони руйнують все на своєму шляху, тому альфа-активні радіонукліди є найбільш небезпечними для людини і тварин при попаданні всередину.

Пробіг бета-частинок в речовині через малу масу (~ в 7000 разів

Менше маси альфа-частинки), заряду і розмірів значно більше. При цьому шлях бета-частинки в речовині не є прямолінійним. Проникаюча здатність також залежить від енергії.

Проникаюча здатність бета-частинок, що утворилися при радіоактивному розпаді, в повітрі досягає 2 ÷ 3 м, В воді і інших рідинах вимірюється сантиметрами, в твердих тілах - частками см.

У тканини організму бета-випромінювання проникає на глибину 1 ÷ 2 см.

Кратність ослаблення n- і гамма-випромінювань.

Найбільш проникаючими видами випромінювання є нейтронне і гамма-випромінювання. Їх пробіг в повітрі може досягати десятків і сотень метрів (Також в залежності від енергії), але при меншій іонізуючої здатності.

В якості захисту від n- і гамма-випромінювання застосовують товсті шари з бетону, свинцю, сталі і т. П. І мова ведуть вже про кратності ослаблення.

По відношенню до ізотопу кобальту-60 (Е \u003d 1,17 і 1,33 МеВ) для 10-кратного ослаблення гамма-випромінювання потрібен захист з:

• свинцю товщиною близько 5 см;
• бетону близько 33 см;
• води - 70 см.

Для 100-кратного ослаблення гамма-випромінювання потрібен захист зі свинцю товщиною 9,5 см; бетону - 55 см; води - 115 см.

Одиниці виміру в дозиметрії

Доза (від грецького - «частка, порція») опромінення.

експозиційна доза (Для рентгенівського та гамма-випромінювання) - визначається по іонізації повітря.

Одиниця виміру в системі СІ - «Кулон на кг» (Кл / кг) - це така експозиційна доза рентгенівського або гамма-випромінювання, при створенні якої в 1 кг сухого повітря утворюється заряд іонів одного знака, що дорівнює 1 Кл.

Позасистемної одиницею виміру є «Рентген».

1 Р \u003d 2,58× 10 -4 Кл / кг.

За визначенням 1 рентген (1Р) - це така експозиційна доза при поглинанні якої в 1 см3 сухого повітря утворюється 2,08 × 10 9 пар іонів.

Зв'язок між двома цими одиницями наступна:

1 Кл / кг \u003d 3,68 · 103 Р.

експозиційної дози 1Рвідповідає поглинена доза в повітрі 0,88 радий.

доза

поглинена доза - енергія іонізуючого випромінювання, поглинена одиничної масою речовини.

Під енергією випромінювання, переданої речовині, розуміється різниця між сумарною кінетичною енергією всіх частинок і фотонів, що потрапили в розглянутий обсяг речовини, і сумарною кінетичною енергією всіх частинок і фотонів, які покидають цей обсяг. Отже, поглинена доза враховує всю енергію іонізуючого випромінювання, залишену в межах цього обсягу, незалежно від того, на що ця енергія витрачена.

Одиниці виміру поглиненої дози:

Грей (Гр) - одиниця поглиненої дози в системі одиниць СІ. Відповідає енергії випромінювання в 1 Дж, поглиненої 1 кг речовини.

радий- позасистемна одиниця поглиненої дози. Відповідає енергії випромінювання 100 ерг, поглиненої речовиною масою 1 грам.

1 рад \u003d 100 ерг / г \u003d 0,01 Дж / кг \u003d 0,01 Гр.

Біологічний ефект при однаковій поглиненої дози виявляється різним для різних видів випромінювання.

Наприклад, при однаковій поглиненої дози альфа-випромінювання виявляється набагато небезпечніше, ніж фотонное або бета-випромінювання. Це пов'язано з тим, що альфа-частинки створюють на шляху свого пробігу в біологічної тканини більш щільну іонізацію, концентруючи таким чином шкідливий вплив на організм в певному органі. При цьому весь організм відчуває на собі значно більше гальмівну дію випромінювання.

Отже, для створення однакового біологічного ефекту при опроміненні важкими зарядженими частинками необхідна менша поглинена доза, ніж при легкими частинками або фотонами.

еквівалентна доза - твір поглиненої дози на коефіцієнт якості випромінювання.

Одиниці виміру еквівалентної дози:

зіверт (Зв) - це одиниця виміру еквівалентної дози, будь-якого виду випромінювання, яке створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр

отже, 1 Зв \u003d 1 Дж / кг.

бер (Позасистемна одиниця) - це така кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої 1 кг біологічної тканини, при якому спостерігається той же біологічний ефект, що і при поглиненої дози 1 рад рентгенівського або гамма-випромінювання.

1 бер \u003d 0,01 Зв \u003d 100 ерг / г.

Найменування «бер» утворено за першими літерами словосполучення «біологічний еквівалент рентгена».

До недавнього часу при розрахунку еквівалентної дози використовувалися « коефіцієнти якості випромінювання »(К) - поправочні коефіцієнти, що враховують різний вплив на біологічні об'єкти (різну здатність пошкоджувати тканини організму) різних випромінювань при одній і тій же поглиненої дози.

Зараз ці коефіцієнти в Нормах радіаційної безпеки (НРБ-99) назвали - «вагові коефіцієнти для окремих видів випромінювання при розрахунку еквівалентної дози (WR) ».

Їх значення складають відповідно:

• рентгенівське, гамма, бета-випромінювання, електрони і позитрони - 1 ;
• протони з Е більше 2 МеВ - 5 ;
• нейтрони з Е менше 10 кев) - 5 ;
• нейтрони з Е від 10 кев до 100 кев - 10 ;
• альфа-частинки, осколки поділу, важкі ядра - 20 і т.д.

Ефективна еквівалентна доза - еквівалентна доза, розрахована з урахуванням різної чутливості різних тканин організму до опромінення; дорівнює еквівалентній дозі, Отриманої конкретним органом, тканиною (з урахуванням їх ваги), помноженої на відповідний « коефіцієнт радіаційного ризику ».

Ці коефіцієнти використовуються в радіаційного захисту для обліку різної чутливості різних органів і тканин в виникненню стохастичних ефектів від впливу випромінювання.

У НРБ-99 їх називають «ваговими коефіцієнтами для тканин і органів при розрахунку ефективної дози».

Для організму в цілому цей коефіцієнт прийнятий рівним 1 , А для деяких органів має такі значення:

• кістковий мозок (червоний) - 0,12; гонади (яєчники, насінники) - 0,20;
• щитовидна залоза - 0,05; шкіра - 0,01 і т. д.
• легкі, шлунок, товстий кишечник - 0,12.

Для оцінки повної ефективної еквівалентної дози, отриманої людиною, розраховують і підсумовують зазначені дози для всіх органів.

Для вимірювання еквівалентної та ефективної еквівалентної доз в системі СІ використовується та ж одиниця - зіверт (Зв).

1 Зв дорівнює еквівалентній дозі, при якій твір вели-чини поглиненої дози в греях (в біологічній тканині) на вагові коефіцієнти дорівнюватиме 1 Дж / кг.

Іншими словами, це така поглинена доза, при якій в 1 кг речовини виділяється енергія в 1 Дж.

Позасистемна одиниця - Бер.

Взаємозв'язок між одиницями вимірювання:

1 Зв \u003d 1 Гр * К \u003d 1 Дж / кг * К \u003d 100 рад * К \u003d 100 бер

при К \u003d 1 (Для рентгенівського, гамма-, бета-випромінювань, електронів і позитронів) 1 Зв відповідає поглиненої дози в 1 Гр:

1 Зв \u003d 1 Гр \u003d 1 Дж / кг \u003d 100 рад \u003d 100 бер.

Ще в 50-х роках було встановлено, що якщо при експозиційній дозі в 1 рентген повітря поглинає приблизно стільки ж енергії, що і біологічна тканина.

Тому виявляється, що при оцінці доз можна вважати (з мінімальною похибкою), що експозиційна доза в 1 рентген для біологічної тканини відповідає (Еквівалентна) поглиненої дози в 1 рад і еквівалентній дозі в 1 бер (При К \u003d 1), тобто, грубо кажучи, що 1 Р, 1 рад і 1 бер - це одне і те ж.

При експозиційній дозі 12 мкР / год за рік отримуємо дозу 1 мЗв.

Крім того, для оцінки впливу ІІ використовують поняття:

потужність дози - доза, отримана за одиницю часу (сек., Час).

фон - потужність експозиційної дози іонізуючого випромінювання в даному місці.

природний фон - потужність експозиційної дози іонізуючого випромінювання, що створюється всіма природними джерелами ІІ.

Джерела надходження радіонуклідів в навколишнє середовище

1. природні радіонукліди, Які збереглися до нашого часу з моменту їх утворення (можливо, з часу утворення сонячної системи або Всесвіту), так як у них великі періоди напіврозпаду, а значить, велике час життя.

2. Радіонукліди осколкового походження, Які обра-ся в результаті поділу ядер атомів. Утворюються в ядерних реакторах, в яких здійснюється керована ланцюгова реакція, а також при випробуваннях ядерної зброї (некерована ланцюгова реакція).

3. Радіонукліди активаційного походженняутворюються із звичайних стабільних ізотопів в результаті активації, тобто при попаданні в ядро \u200b\u200bстабільного атома субатомной частки (частіше - нейтрона), в результаті чого стабільний атом стає радіоактивним. Отримують активацією стабільних ізотопів, поміщаючи їх в активну зону реактора, або бомбардуванням стабільного ізотопу в прискорювачах елементарних частинок протонами, електронами і т.п.

Області застосування радіонуклідних джерел

Джерела ІІ знаходять застосування в промисловості, сільському господарстві, Наукових дослідженнях і медицині. Тільки в медицині використовуються приблизно сто ізотопів для різних медичних досліджень, постановки діагнозу, стерилізації та радіотерапії.

У всьому світі в багатьох лабораторіях використовуються радіоактивні матеріали для наукових досліджень. Термоелектричні генератори на радіоізотопів застосовуються для виробництва електроенергії для автономного енергоживлення різної апаратури в віддалених і важкодоступних районах (радіо-і світлові маяки, метеостанції).

Повсюдно в промисловості використовуються прилади, що містять радіоактивні джерела для контролю технологічних процесів (щільно-, рівні-і товщиноміри), прилади нерозривно-вирішального контролю (гамма-дефектоскопи), прилади для аналізу складу речовини. Випромінювання використовується для підвищення розміру і якості врожаю.

Вплив випромінювання на організм людини. ефекти радіації

радіоактивні частинки, Володіючи величезною енергією і швидкістю, при проходженні через будь-яку речовину стикаються з атомами і молекулами цієї речовини і призводять до їх руйнування, іонізації, До утворення «гарячих» іонів і вільних радикалів.

Так як біологічні тканини людини на 70% складаються з води, То в великій мірі іонізації піддається саме вода. З іонів і вільних радикалів утворюються шкідливі для організму сполуки, які запускають цілий ланцюг послідовних біохімічних реакцій і поступово призводять до руйнування клітинних мембран (стінок клітин і інших структур).

Радіація по-різному діє на людей в залежності від статі і віку, стану організму, його імунної системи і т. П., Але особливо сильно - на немовлят, дітей і підлітків. При впливі радіації прихований (інкубаційний, латентний) період, Тобто час затримки до настання видимого ефекту, може тривати роками і навіть десятиліттями.

Вплив радіації на організм людини і біологічні об'єкти викликає три різних негативних ефекту:

• генетичний ефект для спадкових (статевих) клітин організму. Він може проявитися і проявляється тільки в потомстві;
• генетико-стохастичний ефект, Що виявляється для спадкового апарату соматичних клітин - клітин тіла. Він проявляється при житті конкретної людини у вигляді різних мутацій і захворювань (в тому числі ракових);
• соматический ефект, А точніше - імунний. Це ослаблення захисних сил, імунної системи організму за рахунок руйнування клітинних мембран і інших структур.

Матеріали по темі

Бета-розпад (Β розпад) - тип радіоактивного розпаду, обумовлений слабкою взаємодією і змінює заряд ядра на одиницю, відповідно до правила радіоактивних зсувів Содді і фаянсу без зміни масового числа. При цьому розпаді ядро випромінює бета-частинку (електрон або позитрон), а також нейтральну частку з напівцілим спіном (електронне антинейтрино або електронне нейтрино)

Традиційно до бета-розпаду відносять розпади двох видів:

• ядро (або нейтрон) випускає електрон і антинейтрино - «бета-мінус-розпад» (β -).
• ядро випускає позитрон і нейтрино - «бета-плюс-розпад» (β +).

При електронному розпаді виникає антинейтрино, при позитронному розпаді - нейтрино. Це обумовлено фундаментальним законом збереження лептонного заряду.

Крім β - і β + розпадів, до бета-розпадів відносять також електронний захоплення, (К-захоплення) в якому ядро захоплює електрон зі своєї електронної оболонки і випускає електронне нейтрино. Нейтрино (антинейтрино), на відміну від електронів і позитронів, вкрай слабо взаємодіє з речовиною і забирають з собою частину доступної енергії розпаду.

енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Види розпаду

✪ Альфа- і Бета розпади

✪ Урок 463. Відкриття природної радіоактивності. Альфа-, бета- і гамма-випромінювання

✪ Радіоактивність Фізика ЄДІ ОГЕ Атоми альфа бета розпад

✪ Ядерна фізика Альфа і бета-розпад

субтитри

Все, що ми до цих пір обговорювали, вивчаючи хімію, грунтувалося на стабільності електронів, і на тому, де вони, швидше за все, знаходяться в стійких оболонках. Але якщо продовжити вивчення атома, з'ясується, що в атомі знаходяться і діють не тільки електрони. Взаємодії відбуваються в самому ядрі, йому властива нестабільність, яку воно прагне послабити. Це і стане темою нашого видеоурока. Насправді, вивчення цих механізмів не входить в програму з хімії для першокурсників, але зайвими ці знання точно не будуть. Коли ми будемо вивчати сильні ядерні взаємодії, квантову фізику тощо, ми ще детально розглянемо, чому протони, нейтрони і кварки, з яких складаються ядра атомів, взаємодіють саме таким чином. А тепер уявімо, яким чином ядро \u200b\u200bвзагалі може розпадатися .. Почнемо з пучка протонів. Я намалюю кілька. Це протони, а тут будуть нейтрони. Намалюю їх яким-небудь відповідним кольором. Сірий колір - то, що треба. Отже, ось вони, мої нейтрони. Скільки у мене протонів? У мене 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Значить, буде 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 нейтронів. Припустимо, це ядро \u200b\u200bатома. Це, до речі, найперший ролик про атомне ядро. Взагалі, намалювати атом, насправді, дуже важко, адже у нього немає чітко визначених меж. Електрон в будь-який момент часу може знаходитися де завгодно. Але якщо говорити про місце знаходження електрона 90% часу, то їм буде радіус або діаметр атома. Ми вже давно знаємо, що ядро \u200b\u200b- це нескінченно мала частина обсягу тієї сфери, де електрон знаходиться 90% часу. А з цього випливає що практично всі, що ми бачимо навколо, це порожній простір. Все це - порожній простір. Я говорю про це, тому що це нескінченно мале плямочка, навіть незважаючи на те, що воно є дуже малою часткою обсягу атома, його маса становить майже всю масу атома - це дуже важливо. Це не атоми, це не електрони. Ми проникаємо в ядро. Виявляється, іноді ядро \u200b\u200bбуває нестабільно і прагне досягти більш стійкої конфігурації. Ми не будемо заглиблюватися в деталі причин нестійкості ядра. Але, просто скажу, що іноді воно випускає так, звані альфа-частинки. Це явище називається альфа-розпадом. Запишемо. Альфа-розпад. Ядро випускає альфа-частинку, звучить фантастично. Це просто сукупність нейтронів і протонів. А альфа-частинки - це два нейтрона і два протона. Можливо, вони відчувають, що вони тут не поміщаються, ось ці, наприклад. І відбувається емісія. Вони залишають ядро. Розглянемо, що відбувається з атомом, коли трапляється щось подібне. Візьмемо випадковий елемент, назвемо його Е. У нього є P - протони. Намалюю літери таким же кольором, що і протони. Отже, ось - протони. Природно, у елемента Е є масове число атома, яка дорівнює загальній кількості протонів і нейтронів. Нейтрони сірі. Відбувається альфа-розпад, що ж буде з цим елементом? Що ж буде з цим елементом? Кількість протонів зменшується на два. Тому кількість протонів складе р мінус 2. І число нейтронів теж зменшується на два. Отже, тут у нас р мінус 2, плюс наші нейтрони мінус 2, тобто, всього мінус 4. Маса зменшується на чотири, і колишній елемент перетворюється в новий. Пам'ятайте, що елементи визначаються кількістю протонів. При альфа-розпаді ви втрачаєте два нейтрона і два протона, але саме протони перетворюють цей елемент в інший. Якщо ми назвемо цей елемент 1, що я і збираюся зробити, то тепер у нас буде новий елемент, елемент 2. Дивіться уважно. Відбувається емісія чогось, що має два протона, і два нейтрона. Тому його маса буде дорівнює масі двох протонів і двох нейтронів. Що ж це таке? Відділяється щось, що має масу чотири. Що містить два протони і два нейтрони? Зараз у мене немає періодичної системи елементів. Я забув її вирізати і вставити перед зйомкою цього відеоролика. Але ви швидко знайдете в періодичній таблиці елемент, який має два протона, і цей елемент - гелій. Його атомна маса дійсно чотири. Дійсно, при альфа-розпаді відбувається емісія саме ядра гелію. Це ядро \u200b\u200bгелію. Так як це ядро \u200b\u200bгелію, у нього немає електронів, щоб нейтралізувати заряд протонів, це іон. У нього немає електронів. У нього тільки два протона, тому він має заряд плюс 2. Підпишемо заряд. Альфа-частинка - це просто іон гелію, іон гелію з зарядом плюс 2, мимовільно випускається ядром для досягнення більш стійкого стану. Це один вид розпаду. Тепер інші .. Малюємо ще одне ядро. Намалюю нейтрони. Намалюю протони. Іноді виходить так, що нейтрон відчуває себе незатишно. Він щодня дивиться на те, що роблять протони, і каже, знаєте, що? Чомусь, коли я прислухаюся до себе, я відчуваю, що насправді повинен бути протоном. Якби я був протоном, все ядро \u200b\u200bбуло б трохи стійкіше. І що він робить, щоб стати протоном? Пам'ятайте, нейтрон має нейтральний заряд? Ось що він робить, він випускає електрон. Це здається божевіллям. Електрони в нейтронах і все таке. І я згоден з вами. Це божевілля. І одного разу ми вивчимо всі, що знаходиться всередині ядра. А поки просто скажемо, що нейтрон може випустити електрон. Що він і робить. Отже, ось електрон. Ми приймаємо його масу за рівну нулю .. Насправді це не так, але ми говоримо зараз про одиниці атомної маси. Якщо маса протона - один, то маса електрона в 1836 разів менше. Тому ми приймаємо його масу за нуль. Хоч це і не так. А його заряд - мінус 1. Отже, повернемося до процесу. Нейтрон випускає електрон. Звичайно, нейтрон не залишається нейтральним, а перетворюється в протон. Це називається бета-розпадом. Запишемо цей вид. Бета-розпад. А бета-частинки - насправді просто випускається електрон. Повернемося до нашого елементу. У нього є певна кількість протонів і нейтронів. Разом вони складають масове число. Що відбувається, коли він піддається бета-розпаду? Чи змінюється кількість протонів? Звичайно, у нас на один протон більше, ніж було, тому що один нейтрон перетворився в протон. Кількість протонів збільшилася на 1. Чи змінилося масове число? Подивимося. Кількість нейтронів зменшилася на один, а кількість протонів збільшилася на один. Тому масове число не змінилося. Воно як і раніше становить Р плюс N, тобто, маса залишається незмінною, на відміну від ситуації з альфа-розпадом, але сам був змінений. Кількість протонів змінюється. В результаті бета-розпаду ми знову отримуємо новий елемент. Тепер інша ситуація. Припустимо, один з цих протонів дивиться на нейтрони і каже, знаєте, що? Я бачу, як вони живуть. Мені це дуже подобається. Думаю, мені було б зручніше, а наша група частинок усередині ядра була б щасливішою, якби я теж був нейтроном. Всі ми знаходилися б в більш стійкому стані. І що він робить? У цього зазнає незручності протона є можливість випустити позитрон, а не протон. Він випускає позитрон. А що це таке? Це частинка, яка має точно таку ж масу, як і електрон. Тобто, його маса в 1836 разів менша за масу протона. Але тут ми пишемо просто нуль, тому що в одиницях атомної маси вона наближається до нуля. Але позитрон має позитивний заряд . Трохи плутає те, що тут все ще написано е. Коли я бачу е, я думаю, що це електрон. Але немає, цю частку позначають буквою е, тому що це частинка того ж типу, але, замість негативного заряду, вона має позитивний заряд. Це позитрон. Підпишемо. Починає відбуватися щось незвичайне з цими типами частинок і речовиною, які ми розглядаємо. Але це - факт. І якщо протон випускає цю частку, то з нею практично йде його позитивний заряд, і цей протон перетворюється в нейтрон. Це називається емісією позитрона. Емісію позитрона уявити досить легко, У назві все сказано. Знову елемент Е, з певною кількістю протонів, і нейтронів. Яким повинен бути цей новий елемент? Він втрачає протон. P мінус 1. Він перетворюється в нейтрон. Тобто, кількість P зменшується на один. Кількість N збільшується на один. Тому маса цілого атома не змінюється. Вона складе P плюс N. Але у нас все ще має вийти другий елемент, правильно? Коли відбувається бета-розпад, збільшується кількість протонів. Ми перемістилися вправо в періодичної таблиці, або збільшили, ви знаєте, що я маю на увазі. Коли відбувається емісія позитрона, зменшується кількість протонів. Потрібно це записати в обох цих реакціях. Отже, це емісія позитрона, і залишається один позитрон. А в нашому бета-розпад залишається один електрон. Реакції записані абсолютно однаково. Ви знаєте, що це електрон, тому що він має заряд мінус 1. Ви знаєте, що це позитрон, тому що він має заряд плюс 1. Залишається один, останній тип розпаду, про який ви повинні знати. Але він не змінює кількість протонів або нейтронів в ядрі. Він просто вивільняє величезну кількість енергії, або, іноді, високоенергетичний протон. Це явище називається гамма-розпадом. Гамма-розпад означає, що ці частинки змінюють свою конфігурацію. Вони трохи зближаються. І зближуючись, виділяють енергію у вигляді електромагнітного випромінювання з дуже маленькою довжиною хвилі. По суті, можна називати це гамма часткою або гамма-промінням. Це надвисока енергія. Гамма-промені дуже небезпечні. Вони можуть вас вбити. Все це була теорія. Тепер вирішимо пару завдань і з'ясуємо, з яким типом розпаду ми маємо справу. Тут у мене берилій-7, де сім - це атомна маса. І я перетворюю його в літій-7. Отже, що тут відбувається? Маса ядра берилію залишається незмінною, але кількість протонів зменшується з чотирьох до трьох. Зменшилася кількість протонів берилію. Загальна маса не змінилася. Безсумнівно, це не альфа-розпад. Альфа-розпад, як ви знаєте, це виділення гелію з ядра. Так що ж виділяється? Виділяється позитивний заряд, або позитрон. Тут це показано за допомогою рівняння. Це позитрон. Тому цей тип розпаду берилію-7 до літію-7-це емісія позитрона. Все ясно. А тепер поглянемо на наступний приклад. Уран-238, що розпадається до торію-234. І ми бачимо, що атомна маса зменшується на 4, і бачимо, що атомне число зменшується, кількість протонів зменшується на 2. Ймовірно, виділилося щось, що має атомну масу чотири, і атомне число два, тобто, гелій. Значить це альфа-розпад. Ось тут - це альфа-частинки. Це приклад альфа-розпаду. Але тут не все так просто. Тому що, якщо з 92 протонів залишилося 90 протонів, тут залишилося ще 92 електрона. Чи буде тепер заряд мінус 2? І більш того, гелій, який вивільняється, він же не має електронів. Це просто ядро \u200b\u200bгелію. Так чи заряд плюс 2? Ставлячи таке питання, ви будете абсолютно праві. Але насправді саме в момент розпаду у торію більше немає причин утримувати ці два електрона, тому ці два електрона зникають, і торій знову стає нейтральним. А гелій дуже швидко реагує таким же чином. Йому дуже потрібні два електрона для стійкості, тому він дуже швидко захоплює два електрони і стає стабільним. Можна записати це будь-яким способом. Розглянемо ще один приклад. Тут у мене йод. Добре. Подивимося, що відбувається. Маса не змінюється. Протони повинні перетворитися в нейтрони або нейтрони - перетворитися в протони. Ми бачимо, тут у мене 53 протона, а тут - 54. Мабуть, один нейтрон перетворився в протон. Нейтрон, мабуть, перетворився в протон. А нейтрон перетворюється в протон, випускаючи електрон. І ми спостерігаємо це під час цієї реакції. Електрон вивільнився. Значить, це бета-розпад. Це бета-частинки. Підписали. Діє та сама логіка. Зачекайте, замість 53 стало 54 протона. Тепер, коли додався ще один протон, чи буде у мене позитивний заряд? Так буде. Але дуже скоро - можливо, не саме ці електрони, навколо обертається так багато електронів - я візьму електрони з якогось місця, щоб стати стійким, і знову знайду стійкість. Але ви будете абсолютно праві, якщо поставите питання, чи не стане частка іоном на малу частку часу? Розглянемо ще один приклад. Радон-222 з атомним числом 86, який перетворюється в полоній -218, з атомним числом 84. Невелике цікаве відступ. Полоній названий так на честь Польщі, тому що Марія Кюрі, відкрила його, звідти, в той час, приблизно в кінці 1800-х років - Польща ще не існувала як окрема країна. Її територія була розділена між Пруссією, Росією і Австрією. І поляки дуже хотіли, щоб люди знали - вони - єдиний народ. Вони зробили відкриття, що, коли радон піддається розпаду, утворюється цей елемент. І назвали його в честь своєї батьківщини, Польщі. Це привілей відкриття нових елементів. Але повернемося до задачі. Отже, що сталося? Атомна маса зменшилася на чотири. Атомне число зменшилось на два. Ще раз повторю, мабуть, вивільнилася частка гелію. Ядро гелію має атомну масу чотири і атомне число два. Все ясно. Значить, це альфа-розпад. Можна написати, що це ядро \u200b\u200bгелію. Воно не має електронів. Ми можемо навіть відразу сказати, що воно буде мати негативний заряд, Але потім воно його втрачає. Subtitles by the Amara.org community

механізм розпаду

В β - розпаді слабку взаємодію перетворює нейтрон в протон, при цьому випускаються електрон і електронне антинейтрино:

n 0 → p + + e - + ν ¯ e (\\ displaystyle n ^ (0) \\ rightarrow p ^ (+) + e ^ (-) + (\\ bar (\\ nu)) _ (e)). p + → n 0 + e + + ν e. (\\ Displaystyle p ^ (+) \\ rightarrow n ^ (0) + e ^ (+) + (\\ nu) _ (e).)

На відміну від β - розпаду, β + -розпад не може відбуватися поза ядра, оскільки маса вільного протона менше маси нейтрона (розпад міг би йти тільки в тому випадку, якщо б маса протона перевершувала сумарну масу нейтрона, позитрона і нейтрино). Протон може розпадатися по каналу β + розпаду лише всередині ядер, коли абсолютне значення енергії зв'язку дочірнього ядра більше енергії зв'язку материнського ядра. Різниця між двома цими енергіями йде на перетворення протона в нейтрон, позитрон і нейтрино і на кінетичну енергію одержані частинок. Енергетичний баланс при позитронному розпаді виглядає наступним чином: (M i - M f − 2m e) · c 2 = Q β , де m e - маса електрона. Як і в випадку β - розпаду, доступна енергія Q β розподіляється між позитроном, нейтрино і ядром віддачі (на частку останнього доводиться лише мала частина); кінетична енергія позитрона і нейтрино розподілені безперервно в межах від 0 до Q β; розпад дозволений енергетично лише при неотрицательную Q β .

При позитронному розпаді дочірній атом виникає у вигляді негативного однозарядного іона, оскільки заряд ядра зменшується на одиницю. Один з можливих каналів позитронного розпаду - анігіляція з'явився позитрона з одним з електронів оболонки.

У всіх випадках, коли β + -розпад енергетично можливий (і протон є частиною ядра, несе електронні оболонки або знаходиться в плазмі з вільними електронами), він супроводжується конкуруючим процесом електронного захоплення, при якому електрон атома захоплюється ядром з випусканням нейтрино:

p + + e - → n 0 + ν e. (\\ Displaystyle p ^ (+) + e ^ (-) \\ rightarrow n ^ (0) + (\\ nu) _ (e).)

Але якщо різниця мас початкового і кінцевого атомів мала (менше подвоєної маси електрона, тобто тисячі двадцять дві кеВ), то електронний захоплення відбувається, супроводжуючи позитронно розпадом; останній в цьому випадку заборонений законом збереження енергії. На відміну від раніше розглянутих електронного та позитронного бета-розпаду, в електронному захопленні вся доступна енергія (крім кінетичної енергії ядра віддачі і енергії збудження оболонки E x ) Несеться однією часткою - нейтрино. Тому нейтринний спектр тут є не гладке розподіл, а моноенергетичного лінію поблизу Q β .

Коли протон і нейтрон є частинами атомного ядра, процеси бета-розпаду перетворюють один хімічний елемент в інший, сусідній з таблиці Менделєєва. наприклад:

1 55 37 C s → 1 56 37 B a + e - + ν ¯ e (\\ displaystyle \\ mathrm (() ^ (1) () _ (55) ^ (37) Cs) \\ rightarrow \\ mathrm (() ^ (1) () _ (56) ^ (37) Ba) + e ^ (-) + (\\ bar (\\ nu)) _ (e)) ( β - (\\ displaystyle \\ beta ^ (-))розпад, енергія розпаду 1175 кеВ), 11 22 N a → 10 22 N e + e + + ν e (\\ displaystyle \\ mathrm (~ _ (11) ^ (22) Na) \\ rightarrow \\ mathrm (~ _ (10) ^ (22) Ne) + e ^ (+) + (\\ nu) _ (e)) ( β + (\\ displaystyle \\ beta ^ (+))розпад), 11 22 N a + e - → 10 22 N e + ν e (\\ displaystyle \\ mathrm (~ _ (11) ^ (22) Na) + e ^ (-) \\ rightarrow \\ mathrm (~ _ (10) ^ ( 22) Ne) + (\\ nu) _ (e)) (Електронний захоплення).

Бета-розпад не змінює число