1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z X + Z X ® Z X + Z X
Trong số các hạt này cĩ thể là hạt sơ cấp như nuclơn, eletrơn, phơtơn ... Trường hợp đặc biệt là sự phĩng xạ: X1 → X2 + X3
X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β
2. Các định luật bảo tồn trong phản ứng hạt nhân.
+ Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo tồn động lượng: uurp1+ uurp2=uurp3+ uurp hay4 m1 1urv + m2 2vur =m4 3vur+ m4 4vur
+ Bảo tồn năng lượng: KX1+ KX2+ DE=KX3 + KX4
Trong đĩ: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân; ∆E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2. 1 2
2
X x x
K = m v là động năng chuyển động của hạt X
Lưu ý: - Khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng.
- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: p2X =2m KX X
- Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: urp=uurp1+ uurp2
biết j =·uur uurp p1, 2
2 2 2 1 2 2 1 2 p = p + p + p p cosj hay 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 (mv) =(m v ) + (m v ) + 2m m v v cosj haymK=m K1 1+ m K2 2+ 2 m m K K cosj1 2 1 2
Tương tự khi biết φ1=uur ur·p p1, hoặc φ2 =uur ur·p p2, Trường hợp đặc biệt:uurp1^ uurp2
⇒ 2 2 2
1 2
p = p + p
Tương tự khi uurp1^ urp
hoặc uurp2^ urp v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ 1 1 2 2 2 2 1 1 K v m A K =v = m » A Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0. 3. Phản ứng hạt nhân
* Năng lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = (M0 - M)c2
Trong đĩ: M0=mX1+ mX2là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng. M =mX3+ mX4 là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.
p ur 1 p uur 2 p uur φ
Lưu ý: - Nếu M0 > M thì pứ toả năng lượng ∆E dưới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phơtơn γ.
Các hạt sinh ra cĩ độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.
- Nếu M0 < M thì pứ thu năng lượng |∆E| dưới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phơtơn γ. Các hạt sinh ra cĩ độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.
- Muốn phản ứng xảy ra thì phải cung cấp năng lượng dưới dạng động năng của các hạt A và B. Năng lượng cung cấp cho pứ bao gồm 2
0
( )
E m m c
∆ = − và động năngW của các hạt mới sinh ra : d W = ∆ +E Wd
* Trong phản ứng hạt nhân 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z X + Z X ® Z X + Z X Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 cĩ:
Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε1, ε2, ε3, ε4. Năng lượng liên kết tương ứng là ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4
Năng lượng của phản ứng hạt nhân : ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2
∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2
4. Quy tắc dịch chuyển của sự phĩng xạ
+ Phĩng xạ α (4 2He): 4 4 2 2 A A ZX He Z- Y - + ®
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ số khối giảm 4 đơn vị. + Phĩng xạ β- (-01e
): 01 1
A A
ZX ®- e+ Z+Y
+ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối.
+ Thực chất của phĩng xạ β- là một hạt nơtrơn biến thành 1 hạt prơtơn, 1 hạt electrơn và một hạt nơtrinơ:
n p e- v
+ +
®
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ β- là hạt electrơn (e-)
- Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như khơng tương tác với vật chất.
+ Phĩng xạ β+ (+01e
): 10 1
A A
ZX ®+ e+ Z- Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối.
+ Thực chất của phĩng xạ β+ là 1 hạt prơtơn biến thành 1 hạt nơtrơn, 1 hạt pơzitrơn và 1 hạt nơtrinơ:
p n e+ v
+ +
®
Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ β+ là hạt pơzitrơn (e+) + Phĩng xạ γ (hạt phơtơn)
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích cĩ mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phĩng ra một phơtơn cĩ năng lượng : 1 2
hc
hf E E
e
l
= = = -
* Lưu ý: Trong phĩng xạ γ khơng cĩ sự biến đổi hạt nhân ⇒ phĩng xạ γ thường đi kèm theo pxạ α và β.
5. Hai loại phản ứng tỏa năng lượng :