从原子核到夸克

2．原子核衰变规律
衰变类型
α 衰变wk.baidu.com
β 衰变
衰变方程
AZX→AZ－－24Y＋ 42He
AZX→Z＋A1Y＋－01e
2 个 质 子和 2 个 中 子 中 子转化为质子
衰变实质 结合成一个整体射出 和电子
衰变规律
211H ＋ 210n →42He
10n → 11H ＋－10e
电荷 数守恒、 质量 数守恒
无单独的γ衰变，γ射线经常是伴随α射线和β射线 产生的．放射性物质连续衰变时，射线中就会同时具 有α、β和γ三种射线．
四 对粒子的认识
1.新粒子的发现及特点
发现时间 新粒子
基本特点
1932年
1937年
1947年
60年代 后
反粒子
μ子
K介子与π 介子
超子
质量与相对 应的粒子相 同，而电荷 及其他一些 物理性质相
反
比质子的质 质量介于 其质量
量
电子与质 比质子
小
子之间 大
2.粒子的分类
分类
参与的相 互作用
发现的粒子
29325U＋01n→15346Xe＋9308Sr＋ 1010n
除氢弹外 无法控制
21H ＋ 31H →24He＋10n
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方 程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只 依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方 程．
3．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 的时间．用“τ”表示．
(2)意义：表示放射性元素衰变的 快慢 ．
4．放射性同位素及应用
(1)同位素
有些原子的原子核电荷数 相同，但质量数不同 ，这样 一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子核互称为同位 素．
(2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于 工业 、探伤 、农业 、 医疗等．
【解析】 4.8×103 年是 3 个半衰期，则剩余的镭核质量 为
M′＝M(12)3＝100×18 g＝12.5 g 已衰变的镭质量为(100－12.5)g＝87.5 g 那么生成铅核质量为 m，原子核的质量之比等于核的质量 数之比． 222066＝8m7.5，m≈79.8 g 镭、铅质量之比 12.5∶79.8＝125∶798 【答案】 87.5 g 125∶798
可控性
核反应方程典例
人工 控制
42He ＋49Be→162C＋10n (查德威克发现中子) 2173Al＋ 42He →3105P＋01n
3105P→ 3104Si ＋01e
(约里奥·居里夫 妇发现放射性 同位素)
比较容易 29325U＋01n→15464Ba＋8396Kr＋ 310n
进行人工 控制
mp 1840
静止质量为零
符号
42He
－01e
γ
种类 速度 在电磁场 中
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中 的径迹
α射线
β射线
γ射线
0.1c
0.99c
c
偏转
与α射线反向偏 转
不偏转
最弱 ，用纸能 较强，穿透几 最强，穿透几
挡住
毫米厚的铝板 厘米厚的铅板
很强 粗、短、直
较弱
细、较长、曲 折
很弱 最长
(1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素， 都能自发地发出射线；原子序数小于83的元素，个别 的也具有放射性．
(2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的．元 素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响．
二、衰变
1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成 新核的变化，可分为 α 衰变、 β 衰变，并伴随着 γ 射线放出．
光子传递电磁 相互作用，玻 色子传递弱相 互作用，胶子 传递强相互作
用
3.夸克的分类 夸克有 6 种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸 克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷 分别为元电荷的＋23或－13.每种夸克都有对应 的反夸克．
特别提醒：实验表明强子是有内部结构的，
1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸 克模型，认为强子是由夸克构成的．
说明
强子
质子是最早发现 的强子，强子有 强相互作 质子、中子、 内部结构，由“ 用 介子、超子 夸克”粒子构成 的；强子又可分
为介子和重子
分类
参与的相互 作用
发现的粒子
说明
轻子
不参与强相 互作用
电子和电子中微 子，μ子和μ子中 微子、τ子和τ子
中微子
未发现内部结 构
媒介 子
传递各种相 互作用
光子、中间玻色 子、胶子
从原子核到夸克
一、天然放射现象
1．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线 的现象，首先由 贝可勒尔 发现．天然放射现象的发现， 说明 原子核 具有复杂的结构．
2．三种射线及其比较
种类 组成
α 射线 高速 氦核 流
β 射线 高速 电子 流
γ 射线 光子 流(高频 电磁波)
带电荷量
2e
－e
0
质量
4mp(mp＝ 1.67×10－27 kg)
1.衰变次数的确定方法
例 1 (2012·大纲全国)29325U 经过 m 次 α 衰变和 n 次 β 衰变，
变成28027Pb，则
()
A．m＝7，n＝3
B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9
D．m＝14，n＝18
2．对半衰期的理解 (1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中 N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量， N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质 量，t 表示衰变时间，τ 表示半衰期．
种类
α射线
β射线
γ射线
通过胶 片
感光
感光
感光
产生机 制
核内两个 中 子 和两个 质 子结 合得比较紧密， 有时会作为一个 整体从较大的原 子核中抛射出来
核内的一个中子
可以转化为一个 质 子和一个电 子，产生的电子
从核中发射出来
放射性原子核在 发生α衰变、β衰 变后产生的新核 往往处于 高能 级，当它向低能 级跃迁时，辐射γ 光子
②作
示踪原子 ．
三、核反应 核反应的四种类型
类型 衰 α 衰变 变 β 衰变
人工 转变
可控性 自发 自发 人工 控制
核反应方程典例 29328U→29304Th＋ 42He 29304Th→29314Pa＋ －01e 174N＋ 42He →187O＋11H (卢瑟福发现质子)
类型
人工 转变
重核 裂变 轻核 聚变
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核 内部自身的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如 温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
(3)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个 别或少数原子核，无半衰期可言．
例 2 设镭 226 的半衰期为 1.6×103 年，质量为 100 g 的镭 226 经过 4.8×103 年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭 变为铅 206，则此时镭、铅质量之比为多少？