Ядерные процессы

где с — скорость света.

Обычно рассматривают удельную энергию связи — среднюю энергию связи, приходящуюся на один нуклон. Она характеризует устойчивость (прочность) атомных ядер (чем больше удельная энергия связи, тем устойчивее ядро) и зависит от массового числа А. Для легких ядер (А ≤ 12) с увеличением А удельная энергия связи круто возрастает до 6 — 7 МэВ (1 МэВ = 10⁶ эВ), претерпевая ряд скачков, затем сравнительно плавно увеличивается до максимального значения 8, 7 МэВ для элементов с А = 50 — 60, а потом постепенно уменьшается; например, для изотопа тяжелого элемента урана-238 она составляет 7, 6 МэВ (для сравнения отметим, что энергия связи валентных электронов в атомах около 10 эВ (приблизительно в 10⁶ раз меньше!). Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется тем, что с возрастанием числа протонов в ядре увеличивается энергия их кулоновского отталкивания. Поэтому связь между нуклонами ослабевает, и сами ядра становятся менее прочными.

Наиболее устойчивыми с энергетической точки зрения оказываются ядра элементов средней части таблицы Менделеева. Тяжелые и легкие ядра менее устойчивы. Это означает, что энергетически выгодны два ядерных процесса:

1) деление тяжелых ядер на более легкие (цепная реакция);

2) слияние легких ядер и образование более тяжелых (синтез ядер).

Оба процесса практически реализованы в виде соответственно цепной реакции деления и термоядерного синтеза. Они сопровождаются выделением огромного количества энергии.

Радиоактивность. В 1896 г. французский физик А.А. Беккерель (1852—1908) при исследовании люминесценции солей урана обнаружил самопроизвольное излучение неизвестной природы, которое действовало на фотопленку, ионизировало воздух, проникало через тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Немного позднее французские ученые, супруги Кюри — Мария (1867—1934) и Пьер (1859—1906) — наблюдали подобное излучение и для других веществ — тория и актиния. Обнаруженное излучение было названо радиоактивным, а сама способность его самопроизвольного испускания — радиоактивностью. За открытие радиоактивности Пьер Кюри, Мария 158

Склодовская-Кюри и А. Беккерель удостоены Нобелевской премии по физике 1903 г.

Дальнейшее исследование показало, что радиоактивное излучение не зависит от состава химического соединения, его агрегатного состояния, давления, температуры, т.е. от тех факторов, которые связаны с изменением состояния электронной оболочки атома. Поэтому был сделан вывод: радиоактивные свойства элементов обусловливаются структурой атомного ядра.

В современном представлении радиоактивность — способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Различают радиоактивность естественную, наблюдаемую для существующих в природе неустойчивых изотопов, и искусственную — для изотопов, полученных посредством ядерных реакций. Принципиального физического различия между ними нет: для них характерны одни и те же закономерности радиоактивного превращения.

Известны три основных вида радиоактивного излучения: альфа-, бета- и гамма-излучение. Альфа-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и слабой проникающей способностью (поглощается, например, слоем алюминия толщиной примерно 0, 05 мм). Оно представляет собой поток ядер гелия. Заряд альфа-частиц положителен и по модулю равен двойному заряду электрона.

Бета-излучение также отклоняется электрическим и магнитным полями. Оно характеризуется сравнительно слабой ионизирующей способностью и относительно высокой проникающей способностью (поглощается слоем алюминия толщиной около 2 мм). Одна из разновидностей бета-излучения — поток быстрых электронов.

Гамма-излучение не отклоняется ни электрическим, ни магнитным полем, обладает сравнительно слабой ионизирующей способностью и очень высокой проникающей способностью (проходит через слой свинца толщиной 5 см). Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны (не более 10^-10 м), что и обусловливает его чрезвычайно высокую проникающую способность.

Естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно, называется радиоактивным распадом. Скорость радиоактивного распада определяется законом радиоактивного распада:

число нераспавшихся ядер N убывает со временем по экспоненте:

где N ₀— начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени t = 0); N — число нераспавшихся ядер в момент времени t; λ — постоянная радиоактивного распада.

Постоянная радиоактивного распада характеризует вероятность распада отдельного ядра в единицу времени, а обратная ей величина — среднее время его жизни. Время, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое, называется периодом полураспада.

Цепная реакция деления. Наблюдению цепной реакции деления ядер предшествовало открытие нейтрона — нейтральной частицы, не испытывающей кулоновского отталкивания и поэтому легко проникающей в ядро. Интересна история открытия нейтрона. В 1930 г. немецкие физики В. Боте и Г. Беккер, облучая бериллий альфа-частицами, обнаружили излучение высокой проникающей способности. Поскольку сильно проникающими могут быть только нейтральные частицы, было предположено, что обнаруженное излучение — жесткие гамма-лучи. Дальнейшие эксперименты показали, что наблюдаемое излучение, взаимодействуя с водородосодержащими соединениями, выбивает протоны, а из расчетов следовало, что предполагаемые гамма-кванты должны обладать необычно большой энергией, что вызывало сомнение. При объяснении полученных результатов эксперимента английский физик Д. Чедвик (1891—1974) в 1932 г. сделал вывод: новое проникающее излучение представляет собой не гамма-кванты, а поток тяжелых нейтральных частиц, названных им нейтронами.

Характер ядерных реакций под действием нейтронов зависит от их скорости (энергии). В зависимости от энергии нейтроны условно делят на две группы: медленные и быстрые. Нейтроны с энергией до 10⁴ эВ — медленные, а с энергией, большей 10⁴ эВ, — быстрые. Медленные нейтроны эффективны для возбуждения ядерных реакций: они могут находиться относительно долго вблизи атомного ядра. Однако их энергия сравнительно мала, поэтому они не могут вызвать неупругое рассеяние. В то же время быстрые нейтроны способны превратить один радиоактивный изотоп в другой. 160

К началу 40-х годов XX в. работами многих ученых: Э. Ферми (1901—1954) (Италия), О. Гана (1879—1968), Ф. Штрассмана (1902— 1980) (ФРГ), О. Фриша (1904—1979) (Великобритания), Л. Майтнер (1878—1978) (Австрия), Г.Н. Флерова (1913—1990), К.А. Петржака (р. 1910) (СССР) и др., — было доказано, что при облучении урана нейтронами образуются ядра атомов химических элементов из середины Периодической таблицы Менделеева — лантана и бария. Этот результат положил начало новому виду реакций — реакциям деления ядер, при которых тяжелое ядро под действием нейтронов и других частиц делится на несколько легких ядер (осколков), чаще всего на два ядра, близких по массе. Деление ядер сопровождается испусканием двух-трех вторичных нейтронов, называемых нейтронами деления. Расчет цепной реакции деления урана произвели наши соотечественники физики Ю.Б. Харитон (1904—1996) и Я.Б. Зельдович (1914—1987) и др.

Деление ядер сопровождается выделением чрезвычайно большого количества энергии. На самом деле, удельная энергия связи ядер средней массы составляет примерно 8, 7 МэВ, в то время как для тяжелых ядер — около 7, 6 МэВ. Следовательно, при делении тяжелого ядра на два осколка должна высвобождаться энергия 1, 1 МэВ на один нуклон. Эксперименты подтверждают, что при каждом акте деления ядер действительно выделяется огромная энергия, которая распределяется между осколками (основная доля), нейтронами деления и продуктами последующего распада осколков деления.

Испускаемые при делении ядер вторичные нейтроны могут вызвать последующие новые акты деления — возникает цепная реакция деления (рис. 4.4). Она характеризуется коэффициентом размножения к нейтронов, равным отношению числа нейтронов в данном поколении к их числу в предыдущем поколении. В процессе ядерной реакции не все образующиеся вторичные нейтроны вызывают последующее деление ядер, что

11-3290 ¹⁶¹

приводит к уменьшению коэффициента размножения. Во-первых, из-за конечных размеров активной зоны (пространства, где происходит реакция) и большой проникающей способности нейтронов часть из них покидает активную зону раньше, чем будет захвачена каким-либо ядром. Во-вторых, часть нейтронов захватывается ядрами неделящихся примесей. Кроме того, наряду с делением протекают конкурирующие процессы радиоактивного захвата и неупругого рассеивания.

Коэффициент размножения зависит от природы делящегося вещества, его количества, размеров и формы активной зоны. Минимальные размеры активной зоны, при которых возможна цепная реакция, называются критическими размерами, а минимальная масса делящегося вещества в активной зоне с критическими размерами — критической массой. При k > 1 цепная реакция ускоряется: число делений быстро возрастает и ядерный процесс становится взрывным. Условие k = 1 соответствует самоподдерживающейся реакции, при которой число нейтронов со временем не изменяется. При k < 1 цепная реакция деления ядер замедляется.

Различают управляемые и неуправляемые цепные реакции деления ядер. При взрыве атомной бомбы происходит неуправляемая реакция. При хранении атомной бомбы, чтобы она не взорвалась, находящееся в ней радиоактивное вещество делится на две части с некритическими массами. Для взрыва атомной бомбы обе части сближаются, общая масса делящегося вещества становится критической и при этом возникает неуправляемая цепная реакция, сопровождающаяся мгновенным выделением огромного количества энергии. Управляемые цепные реакции осуществляются в ядерных реакторах атомных электростанций.

В природе существуют изотопы, которые могут служить ядерным топливом (уран-235: в естественном уране его содержится примерно 0, 7%) или сырьем для его получения (торий-232 и уран-238, содержание которого в естественном уране составляет около 99, 3%). В процессе цепной реакции деления возможно воспроизводство ядерного топлива.

Термоядерный синтез. Колоссальным источником энергии обладает реакция синтеза атомных ядер — образование из легких ядер более тяжелых. Удельная энергия связи резко увеличивается при переходе от ядер тяжелого водорода (дейтерия и трития) к ядрам лития и особенно гелия, т.е. реакция синтеза легких ядер в более тяжелые, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии. Энергии, приходящейся на один нуклон, в реакции синтеза значительно больше, чем в реакции деления тяжелых ядер. Синтез легких ядер возможен только при сравнительно большой их кинетической энергии, достаточной для преодоления электростатического отталкивания и сближения их на расстояния, при которых проявляются ядерные силы притяжения. Очевидно, 162

энергетически выгоден синтез легких ядер с небольшим электрическим зарядом. Такими ядрами являются изотопы водорода. Однако для осуществления реакции синтеза даже для изотопов водорода необходима чрезвычайно высокая температура — не менее 10⁷ К, поэтому процесс слияния ядер называется реакцией термоядерного синтеза. На рис. 4.5 схематически изображена реакция термоядерного синтеза изотопов трития и дейтерия с образованием ядер гелия.

Искусственная реакция термоядерного синтеза осуществлена впервые в СССР — в 1953 г., а затем (через полгода) в США при взрыве водородной (термоядерной) бомбы. Это была неуправляемая реакция синтеза. Взрывчатое вещество водородной бомбы представляет собой смесь дейтерия и трития, а детонатором в ней служит обычная атомная бомба, при взрыве которой возникает высокая температура, необходимая для термоядерного синтеза.

Трудность практической реализации управляемого термоядерного
синтеза заключается в том, что он возможен при очень высокой темпера
туре, при которой любое синтезируемое вещество находится в плазмен
ном состоянии, и возникает техническая проблема его удержания в огра
ниченном объеме. Над решением проблемы управляемого термоядерного
синтеза усердно работают ученые многих стран в течение нескольких по
следних десятилетий. Один из способов ее решения — удержание горя
чей плазмы в ограниченном объеме сильными магнитными полями. Этот
способ предложили наши соотечественники физики-теоретики А.Д. Са
харов (1921—1989), И.Е. Тамм (1895—1971) и др. Для удержания плазмы
создаются сложнейшие в техническом исполнении термоядерные реакто
ры. Один из них — Токамак-10, впервые созданный в 1975 г. в Институте
атомной энергии им. И.В. Курчатова. В последнее время сооружаются
163

новые модификации термоядерных реакторов. Управляемый термоядерный синтез — это важнейшая проблема современного естествознания, с решением которой, как предполагается, откроется новый перспективный путь развития энергетики.

4.6. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

Элементарные частицы — мельчайшие известные частицы материи. Представление об элементарных частицах отражает тот уровень познания строения материи, который достигнут современной наукой. Характерная особенность элементарных частиц — способность к взаимным превращениям, что не позволяет рассматривать их как простейшие, неизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита. К настоящему времени обнаружено несколько сотен элементарных частиц, включающих и античастицы. Из них стабильны фотон, электронное, мю-онное и таонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от 10³ с для свободного нейтрона до 10²²—10^-14 с для резонансов. Однако нельзя считать, что нестабильные частицы состоят из стабильных хотя бы потому, что одна и та же частица может распадаться несколькими способами на различные элементарные частицы.

Некоторые элементарные частицы обладают необычными, а в ряде случаев и загадочными свойствами. Например, долгое время считалось, что своеобразная частица нейтрино не имеет массы. Эта частица была открыта теоретически. Еще в тридцатые годы XX в. при изучении бета-распада было обнаружено, что распределение по энергиям электронов, испускаемых радиоактивными ядрами, не дискретно, а непрерывно. Из этого следовало, что либо не выполняется закон сохранения энергии, либо при бета-распаде, помимо электронов, испускаются еще и какие-то труд-норегистрируемые частицы, подобные фотонам с нулевой массой покоя и уносящие часть энергии. Предполагалось, что это нейтрино. Однако экспериментально зарегистрировать нейтрино удалось лишь в 1956 г. на огромных подземных установках. Сложность их регистрации заключается в том, что захват частиц нейтрино происходит чрезвычайно редко из-за их чрезвычайно высокой проникающей способности. В дальнейшем кроме электронного нейтрино зарегистрированы антинейтрино, мюонное и таонное нейтрино. Совсем недавно в ходе экспериментов по изучению двойного бета-распада, проводимых в итальянской подземной лаборато-164

рии, удалось установить, что масса покоя нейтрино все же не равна нулю, хотя относительно мала — не превышает 0, 2 эВ.

Не менее интересны и загадочны античастицы, которые имеют ту же массу, спин, время жизни и некоторые другие характеристики, что и их частицы-двойники, но отличаются от них знаками электрического заряда, магнитного момента, барионного заряда и др. Гипотезу об античастицах предложил в 1928 г. П. Дирак: в результате решения релятивистского волнового уравнения он предсказал существование античастицы электрона — позитрона, обнаруженного спустя четыре года К. Андерсоном в составе космических лучей. Электрон и позитрон — не единственная пара частица — античастица. Все элементарные частицы, кроме нейтральных, имеют свои античастицы. При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция, при которой образуются другие элементарные частицы или фотоны. Например, в результате аннигиляции пары электрон — позитрон рождаются фотоны.

Специфическая характеристика элементарных частиц — четность — это квантовое число, определяющее симметрию волновой функции относительно зеркального отражения. Если при зеркальном отражении волновая функция частицы не меняет знака, то ее четность положительна, если меняет знак — отрицательна. Это квантова-механическая характеристика подчиняется закону сохранения четности:

при всех превращениях системы частиц четность состояния не изменяется.

Сохранение четности связано со свойством зеркальной симметрии пространства и указывает на инвариантность законов природы при замене правого левым, и наоборот.

Проведенное в 1956 г. исследование К-мезонов привело американских физиков Т. Ли и Ч. Янга, лауреатов Нобелевской премии по физике 1957 г., к выводу: в слабых взаимодействиях закон сохранения четности может нарушаться, — что подтвердилось в дальнейшем экспериментально. В то же время закон сохранения четности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействий.

Число обнаруженных элементарных частиц со временем увеличивается. В частности, сравнительно недавно сообщалось о том, что зарегистрирована еще одна частица. Вместе с обнаружением новых элементарных частиц продолжается поиск фундаментальных частиц, которые могли бы служить составными «кирпичиками» для построения известных частиц. Гипотеза о существовании подобного рода частиц, названных кварками, была высказана в 1964 г. американским физиком М. Гелл-Маном, удо-

стоенным Нобелевской премии 1969 г. Название «кварк» заимствовано из фантастического романа ирландского писателя Дж. Джойса «Поминки по Финнегану» (герою снится сон, в котором чайки кричат: «Три кварка для мастера Марка»). Одна из отличительных особенностей кварков заключается в том, что они имеют дробные электрические заряды. Эта особенность необычна и удивительна, поскольку до сих пор никто не обнаружил частиц с такими зарядами. В свободном состоянии кварки не наблюдались. Однако кварковая модель оказалась весьма плодотворной — она позволила определить квантовые числа многих элементарных частиц.

4.7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКИ МИКРОМИРА

Современные ускорители. Одним из основных технических средств экспериментального исследования свойств объектов микромира являются ускорители заряженных частиц. Полученные в ускорителе управляемые пучки частиц — подходящий инструмент для проведения операций внутри атомов и атомных ядер, для исследования свойств и структуры элементарных частиц. Для подобных исследований нужна энергия ускоренных частиц в десятки, сотни и даже тысячи гигаэлектронвольт (1 ГэВ = 10⁹ эВ). В этой связи область фундаментальных исследований строения материи неслучайно называется физикой высоких энергий.

Если ускорители заряженных частиц высокой энергии создавались бы по принципу телевизионной трубки, т.е. линейными, то, как показывают расчеты, их размеры достигали бы многих сотен километров. Поэтому рабочую камеру ускорителя изготавливают в форме огромного тора, для многократного прохождения частицами участков, на которых периодически включается ускоряющее электрическое поле. Чем выше энергия частиц, тем труднее направить их по круговой траектории, тем сильнее должно быть магнитное поле, искривляющее траекторию движения заряженных частиц. Кроме того, одноименно заряженные частицы в пучке взаимно отталкиваются и рассеиваются на микрообъектах остаточной атмосферы в вакуумной камере ускорителя. Поэтому наряду с магнитами, поле которых обеспечивает круговое движение частиц, нужны магниты, фокусирующие и сжимающие их в узкий пучок. Максимальная энергия современных ускорителей определяется в значительной степени размерами и, следовательно, стоимостью довольно громоздкой магнитной системы. 166

Сформированный ускорителем пучок заряженных частиц (обычно электронов или гораздо более тяжелых протонов) направляют на специально подобранную, исходя из задач эксперимента, мишень, при соударении с которой рождается множество разнообразных вторичных частиц. С помощью сложнейших систем — детекторов — такие частицы регистрируются, определяются их масса, электрический заряд, скорость и многие другие характеристики. Затем в результате математической обработки исходных экспериментальных данных с помощью ЭВМ определяются траектория движения и картина взаимодействия ускоренных частиц с веществом мишени. И наконец, при сопоставлении полученных экспериментальных результатов с предварительно рассчитанными воспроизводится картина взаимодействия частиц. Именно таким сложным путем и добываются новые знания о свойствах исследуемых элементарных частиц.

В современных ускорителях вместо неподвижной мишени часто используется встречный ускоренный пучок частиц. Подобные ускорители на встречных пучках называются коллайдерами. К настоящему времени построено несколько коллайдеров: в США, Японии, Германии и в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии.

В разработке и строительстве ускорителей заряженных частиц наша страна многие годы лидировала. Были построены в 1956 г. синхрофазотрон в Дубне (энергия 10 ГэВ, длина орбиты частиц около 200 м) и затем в 1967 г. синхротрон (ускоритель У-70) в городе Протвино близ Серпухова (энергия 70 ГэВ, длина орбиты 1, 5 км). Отечественный ускоритель У-70 и поныне остается крупнейшим в России. На нем проводят исследования физики из многих лабораторий нашей страны и стран СНГ и выполняются совместно с западными учеными физические программы. В ходе его реконструкции для начальной стадии ускорения был установлен первый в мире линейный ускоритель с высокочастотной фокусировкой (без магнитов) и введен в действие «промежуточный» синхротрон диаметром 30 м, рассчитанный на энергию 1, 5 ГэВ.

В 1983 г. в Протвино начались работы по сооружению ускорительно-накопительного комплекса (УНК), рассчитанного на энергию 3000 ГэВ, втрое превышающую энергию наиболее мощного в мире ускорителя, установленного в лаборатории им. Э. Ферми (ФНАЛ) в США. Для УНК построили кольцевой тоннель длиной 21 км и диаметром около 5 м (по размерам он сопоставим с кольцевой линией московского метро). В нем планировали установить сверхпроводящие магниты. Однако с распадом СССР хозяйственные связи прервались, и завод в Усть-Каменогорске, где производили сверхпроводящий материал, оказался за рубежом. Было ре-

шено пустить первую очередь новой установки, используя обычные магниты, что обеспечило бы энергию только 600 ГэВ (ее назвали У-600). Для этого необходимо установить по кольцу более двух тысяч магнитов массой около 10 т каждый, что оценивается примерно в 150 млн. долл. и составляет лишь малую часть от уже вложенных средств.

В конце 80-х годов XX в. в США начато сооружение самого крупного в мире ускорителя — сверхпроводящего суперколлайдера (с 80-километровой длиной орбиты частиц), рассчитанного на энергию протонов 20 ТэВ (20 • 10¹² эВ). Однако в 1993 г. Конгресс США принял решение о прекращении его строительства, хотя уже потрачено около двух миллиардов долларов и прорыт в Техасе тоннель длиной 24 км.

Планируется завершить примерно лет через десять сооружение в Женеве самого крупного в мире ускорителя заряженных частиц — большого адронного коллайдера — в 27-километровом подземном тоннеле. Физики надеются, что при немыслимых сегодня энергиях сталкивающихся частиц (порядка 10 ТэВ) удастся получить важные сведения о глубинных процессах. На таком гигантском ускорителе и размеры детекторов поражают воображение. Один из них, самый крупный, представляет собой сложнейшее в техническом исполнении устройство цилиндрической формы длиной 26 и диаметром 20 м, массой около 7 тыс. т. Его разработкой занималась международная группа ученых (примерно 1, 5 тыс. человек) из трех десятков стран: США, России, Японии, Франции, Англии и др. Детектор в рабочем режиме будет выдавать поток информации, по объему сравнимый с циркулирующей сегодня во всех европейских компьютерных сетях.

Структурная нейтронография. Стремясь проникнуть в глубину материи и изучить ее структуру, исследователи создавали все более совершенные приборы и методы. На смену оптическому микроскопу пришел электронный с несравненно более высоким разрешением. Рентгеноструктурный анализ позволил «увидеть» форму атомной решетки кристалла и даже проследить за ее деформацией при внешнем воздействии, например, при изменении температуры и давления. Сравнительно недавно созданы, развиты и усовершенствованы новые методы изучения свойств вещества, основанные на рассеянии нейтронов.

Нейтрон, как и любая другая частица, обладает свойством волны. Поэтому поток нейтронов можно рассматривать как коротковолновое излучение (характерная длина волны — порядка 0, 03 нм). Проходя через вещество, нейтроны испытывают дифракцию в результате рассеяния их на отдельных атомах. Направление и интенсивность отраженных лучей зависят от строения рассеивающего объекта. Измеряя углы рассеяния нейтронов, можно воспроизвести атомную структуру вещества. 168

Структурная нейтронография позволяет проследить за поведением каждого атома. На рис. 4.6 показана проекция упругого рассеяния нейтронов в кристалле КН₂РО₄ вблизи водородной связи. Видны два атома кислорода (сплошные линии) и два атома водорода (пунктирные линии). Расстояние между ними при комнатной температуре (293 К) (рис. 4.6, а) заметно больше, чем при низкой температуре (77 К) (рис 4.6, б). Структурная нейтронография — одно из крупнейших достижений современного естествознания. Она открывает широкие возможности микроскопических исследований свойств многообразных не только физических, но и химических, и биологических объектов.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте кратко историю развития представлений о строении атома.

2. Чем отличается модель атома Томсона от планетарной модели?

3. Сформулируйте постулаты Бора.

4. Можно ли с помощью теории Бора объяснить структуру атомов всех элементов
таблицы Менделеева?

5. В чем заключаются корпускулярно-волновые свойства частиц?

6. В чем сущность принципа неопределенности?

7. Сформулируйте принцип дополнительности.

8. Поясните физический смысл волновой функции?

9. Кто и когда сформулировал основное уравнение нерелятивистской квантовой меха
ники?

10. В чем заключается принцип причинности для микропроцессов?

11. На какие два класса делятся частицы в зависимости от характера симметрии волно
вых функций?

12. Сформулируйте принцип Паули.

13. Охарактеризуйте современные основные атомные системы.

14. Что такое фуллерены?

15. Какими свойствами обладают углеродные нанотрубки?

16. Какова структура атомного ядра?

17. Что такое дефект масс?

18. Как зависит удельная энергия связи ядер от массового числа?

19. Что такое радиоактивность?

20. Назовите основные виды радиоактивного распада.

21. Сформулируйте закон радиоактивного распада.

22. Как возникает цепная реакция деления ядер?

23. Что такое критическая масса?

24. Что характеризует коэффициент размножения нейтронов?

25. При каких условиях возникает термоядерный синтез?

26. В чем заключается трудность управляемого термоядерного синтеза?

27. Какие частицы называются элементарными?

28. Какова особенность свойств нейтрино?

29. Чем отличаются античастицы от частиц?

30. Что такое аннигиляция?

31. Приведите характеристики современных ускорителей.

32. На чем основана структурная нейтронография?

Объясню, как смогу: но не буду говорить ничего окончательного и определенного, подобно оракулу Аполлона, а, будучи всего лишь слабым смертным, укажу только правдоподобные предположения.

Цицерон

*

Концепция развития и эволюция Вселенной

*

Естественно-научные знания о веществе

*

Биосферный уровень организации материи

*

5. КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ