§ 39.2. Деление тяжелых атомных ядер.

В лабораториях многих стран в 30-х годах проводились опыты по облучению природного урана нейтронами. В 1938 г. немецкие ученые О. Ган и О. Штрассман при анализе химически чистого урана, облученного нейтронами, обнаружили барий и лантан. Поскольку эти элементы находятся в середине таблицы Менделеева, их появление было непонятным.

Датские физики Л. Мейтнер и О. Фриш объяснили появление этих элементов распадом ядер урана на две примерно равные части. Это явление получило название деления ядер, а образующиеся ядра — осколков деления.

Выше отмечалось (§ 37.11), что при делении тяжелых ядер должна освобождаться энергия. Средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон, тяжелых ядер за счет кулоновских сил отталкивания между протонами почти на 1 МэВ ниже, чем у ядер со средней массой (рис. 37.12). Поскольку в казвдом акте деления участвует более 200 нуклонов, общая энергия, освобождающаяся при делении одного тяжелого ядра, составляет около 200 МэВ. Это соответствует опытным данным.

Н. Бор приписал деление ядер природного урана изотопу что было подтверждено в Ядра поглощая нейтроны, превращаются в ядра которые за очень короткое время распадаются на две примерно одинаковые части.

Рис. 39.1.

Наглядную физическую картину деления дает представление ядра в виде положительно заряженной капли жидкости (капельная модель ядра). Ядро, поглотившее нейтрон, находится в возбужденном состоянии, поскольку при захвате нейтрона освобождается его энергия связи в новом ядре (7,6 МэВ для при поглощении быстрого нейтрона ядро получает еще и его кинетическую энергию. Возбужденное ядро, подобно капле ртути при толчке, начинает колебаться, изменяя свою форму. Когда энергия возбуждения невелика, силам поверхностного натяжения удается вернуть ядро к сферической форме (рис. 39.1, а). Если же ядро сильно возбуждено, то его деформация при колебаниях может быть настолько большой (рис. 39.1, б), что в какой-то момент кулоновские силы отталкивания между двумя частями ядра начнут преобладать над ядерными силами сцепления между ними и ядро разорвется на две части, разлетающиеся в противоположные стороны (рис. 39.1, в).

Осколки деления редко бывают одинаковыми, чаше всего один из них примерно в полтора раза больше другого.

Оказалось, что ядра также могут делиться, но для этого нужны быстрые нейтроны, обладающие энергией более 1,1 МэВ, иначе энергия возбуждения образовавшихся ядер оказывается недостаточной для деления, и тогда вместо деления происходят ядерные реакции, описанные в предыдущем параграфе.