- Артикул:00-01113658
- Автор: К. Н. Мухин
- Обложка: Твердая обложка
- Издательство: Атомиздат (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 296
- Формат: 60х90 1/16
- Год: 1972
- Вес: 544 г
Развернуть ▼
Репринтное издание
В книге в популярной и занимательной форме рассмотрены наиболее интересные вопросы ядерной физики и физики элементарных частиц с привлечением элементов теории относительности и квантовой механики. Рассказано о старых и самых последних достижениях ядерной физики, а также о ее еще не решенных проблемах. Большое внимание уделяется применению ядерно- физических методов в энергетике, промышленности, на транспорте, в медицине, химии, геологии, археологии, криминалистике и др. Наиболее интересные, неожиданные и остроумные решения и проекты выделены в особую главу.
Первое издание книги было тепло встречено читателями и критикой и быстро разошлось. В 1970 г. оно было отмечено дипломом на Всесоюзном конкурсе общества «Знание». Во второе издание внесены дополнения, отражающие новые достижения ядерной науки.
Содержание
Предисловие ко второму изданию
Предисловие
Глава 1. (Вводная, она же заключительная). Что такое ядерная физика
§ 1. Наша программа
Обращение к читателю. Этапы познания природы. Четыре элемента древних греков. Атомистическая теория. Тысячи молекул из сотни атомов. Три элементарных кирпичика. Новые открытия. Опять сотня. А может быть, их все-таки три? Программа этой книги
§ 2. Элементарные частицы и силы, действующие между ними
Из чего и как устроен атом. Протон, нейтрон и электрон. Ядерные и электромагнитные силы. Позитрон и нейтрино. Слабые силы, Мезоны. Странные частицы. Свойства элементарных частиц. Законы сохранения. Античастицы. Резонансы. Кварки
§ 3. Взаимодействие элементарных частиц со средой
Сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия протона. Разновидности электромагнитного взаимодействия заряженных частиц. Особенности взаимодействия нейтронов со средой. Быстрые и тепловые нейтроны. Замедлители и поглотители нейтронов. Взаимодействие ?-квантов со средой: фотоэффект, эффект Комптона, образование электрон-позитронных пар
§ 4. Атомные ядра
Заряд и масса. Размеры и форма. Энергия связи. Капельная модель. Модель ядерных оболочек. Магические числа. Спин и магнитный момент ядра. Возбужденное состояние ядра. Ядерные уровни.- Антиядра
§ 5. Радиоактивные превращения ядер
Закон радиоактивного распада. Постоянная распада, время жизни и период полураспада. ?-Распад. ? -Распад. ахват электрона. Искусственная ?-радиоактивность. у-Излучение. Внутренняя конверсия. Ядерная изомерия. Эффект Мёссбауэра. Спонтанное деление. Испускание запаздывающих нуклонов
§ 6. Ядерные взаимодействия
Виды ядерных реакций. Законы сохранения. Энергия реакции Q. Пороговые реакции. Промежуточное ядро. Формула Брейта-Вигнера. Нейтронная спектроскопия. Рассеяние быстрых нейтронов. Прямые процессы
§ 7. Ядерная энергетика
Особенности реакции деления. Цепная реакция. Первые реакторы и атомная бомба. Применение атомной энергии. Реакция синтеза. Возможность самоподдерживающегося процесса синтеза. Термоядерная реакция на Солнце. - Водородная бомба. Трудности осуществления управляемого синтеза
Глава 2. Ядерная физика и теория Эйнштейна
§ 8. Масса и энергия
Всегда ли прав Ньютон? Классическая и релятивистская механика. Полная энергия и энергия покоя. Что такое аннигиляция? Может ли пуля стать сверхсупербомбой? Нечто о Тунгусском метеорите. Аннигиляция в лаборатории
§ 9. Масса и кинетическая энергия при больших скоростях
Чем быстрее, тем тяжелее. 300 ООО км/сек. и не больше. Масса покоя и релятивистская масса. Что такое циклотрон? Почему циклотрон не пригоден для ускорения электронов. Открытие В. И. Векслера. Большая семья ускорителей. Замечательный множитель т=1\?1-?2
§ 10. Замедление времени
Время зависит от скорости. Можно ли увидеть своих внуков через год после... рождения сына? Опять ?- Как µ-мезон прожил 10 жизней. Измерение времени жизни длительностью 10-16 сек. Рекордсмены среди короткоживущих
§ 11. Сокращение размеров
Короче друг друга! И снова у. Мысленный опыт. Верхом на п-мезоне. Чем быстрее, тем короче и плотнее
§ 12. Сложение и вычитание скоростей по Эйнштейну
Пуля из самолета. - Позитрон из ц-мезона. — Когда 3+3=3 и 3+1=3 - Ценою жизни. Потомки элементарно частиц. Четыре поколения частиц. Бывает, что и 4=1. Стрельба назад. Вопреки здравому смыслу. Неразменный рубль. Самое удивительное: 1-1 = 1
§ 13. О движении быстрее света
Скорость света в оптически плотной среде. Эффект Вавилова - Черенкова. Черенковские счетчики
Глава 3. Ядерная физика и квантовая механика
§ 14. Немного об обычной механике
Обитатели микромира; их размеры и масса. Что такое траектория. Задачи классической механики в школе, астрономии и космонавтике. Большие скорости - не помеха. Трудности малых размеров
§ 15. Квантовая теория Бора
Планетарная модель Резерфорда. Устойчив ли атом? Спутник в атмосфере и за ее пределами. «Сумасшедшая» теория. Квантование электронных орбит. Квантовые числа и правила отбора. Слишком много постулатов. Противоречие с магнитным моментом электрона
§ 16. Механика терпит фиаско
Читатель на стройплощадке и в физической лаборатории. Непутевые (но вездесущие) электроны. Электрон заглядывает за угол. Волна де Бройля. Следы электронов. Волна или частица? Соотношение неопределенностей (или: нос вытащишь - хвост увязнет)
§ 17. Что такое квантовая механика
«Понять нельзя, но привыкнуть можно». Квантовую механику - младенцам! Основные идеи квантовомеханических уравнений. Понятие о функции и квадрате ее модуля I ф2 I Когда применять квантовую механику бессмысленно
§ 18. Успехи квантовой механики
Нечего на зеркало пенять…
1. Уравнение Шредингера
Строение атома. Гениальность хорошо, логика- лучше. Загадка ?-распада. Шарик на крыше. Старик Хоттабыч и квантовая механика. Микрочастица проходит через стену
2. Уравнение Дирака
Предсказание позитрона. Когда космическому кораблю не нужно топливо. Проблема отцов и детей, или война ученого с уравнением. «Дырка» Дирака. Сыграем в шашки. Позитрон из «дырки». Частица и античастица. Еще об аннигиляции
3. Проблема ядерных сил
А теперь сыграем в бильярд. Перезарядка нуклонов. Предсказание мезонов. Частица из ничего. Виртуальные и реальные частицы. Ядерное время
Глава 4. Взаимодействия и превращения частиц
§ 19. Четыре типа взаимодействия
1. Гравитационное взаимодействие
Когда чувства обманывают. Общая теория относительности Эйнштейна. Тяготение и движение. Какие синяки лучше? Тяжелая и инертная масса. Принцип эквивалентности. Читатель на карусели. Есть ли масса у света?
2. Электромагнитное взаимодействие
Сравнение с гравитационным. Скрытое могущество. Немного фантазии. Время протекания электромагнитных процессов
3. Сильное (ядерное) взаимодействие
Самые интенсивные силы. Насыщение. Спиновая зависимость. Нецентральный характер. Зарядовая симметрия и зарядовая независимость. Обменный характер. Ядерные кванты
4. Слабое взаимодействие
Самые короткодействующие силы. Характерное время. Так ли уж оно слабо? От девичьей ресницы до Солнца. Кто как взаимодействует
§ 20. Законы сохранения
1. Закон сохранения энергии
Однородность времени. Еще раз об энергии и массе покоя. Новый способ измерения энергии. Неизменность полной энергии. Драма с В-распадом. Предсказание нейтрино. Мысленный опыт с ?-квантом. Неужели вечный двигатель? Красное и синее смещение. Когда мысленный опыт становится реальным
2. Закон сохранения импульса
Однородность пространства. Релятивистский импульс. Выстрел из пушки. Выстрел в... пушку. Нуклоном в ядро. Рождение п-мезона
3. Закон сохранения момента количества движения
Изотропность пространства. Гиря над головой. Читатель и велосипедное колесо. Вспомним Лион. Почему вертолет не вращается? Спин и орбитальный момент. Принцип Паули
4. Законы сохранения электрического и других зарядов
Законы сохранения - это правила отбора. Электрический, барионный и лептонный заряды. Сохранение странности. Примеры реакций
5. Закон сохранения четности
6. Закон сохранения изотопического спина
Глава 5. «Энергия из массы»
§ 21. О «переходе массы в энергию» и обратно
Правильны ли заголовки? Ива вида энергии. Читатель в метро. Какая пружина тяжелее, скрученная или нескрученная? О законе сохранения массы в химии. Ядерная «пружина». Две проблемы и четыре задачи
§ 22. Энергия связи атомного ядра
Что «тяжелее» - ядро или его нуклоны? Что такое энергия связи? Как «взвесили» ядра. Можно ли реализовать энергию связи?
§ 23. Деление и синтез ядер
Какие ядра прочнее и почему? Мысленный опыт с ядром урана. Энергия синтеза
Глава 6. Атомная энергия
§ 24. Основные свойства реакции деления
Кто, как и когда открыл деление. Почему продукты деления радиоактивны? Вторичные нейтроны
§ 25. Капельная модель ядра
Ядро и капля. Как вычисляют массу атомных ядер. «Параметрическая болезнь». Притча об искусственном слоне
§ 26. Теория деления
Сделаем из капли две. Параметр деления. Барьер деления. Спонтанное деление
§ 27 Цепная реакция деления
Танец с саблями. Где взять нейтроны? Почти по Мюнхгаузену. Дее начинается с харакири. Коэффициент размножения
§ 28. Как этого добились
Трудности проблемы. Разбухающая сабля. Опасный противник. - Читатель в плену. Подвиг нейтрона. Уран-графитовая решетка. Критические размеры и критическая масса. Атомная бомба и ядерный реактор. Читатель отдыхает
Глава 7. На стыке с другими науками
§ 29. Ядерная физика и математика
Взаимосвязь физики и математики. Три типа задач. Задача о пьяном человеке и ее решение пьющим и непьющим читателем. Читатель ставит опыт на себе. Читатель на вертолете. Сыграем в рулетки. бумажный человечек. Метод Монте-Карло. Бильярд втемную. Сложная игра микрочастиц. Расчет коэффициента размножения
§ 30. Ядерная физика и химия
Три трудности: очень мало, очень похожи, очень быстро распадаются. Как открыли искусственную позитронную радиоактивность. Метод носителя. Читатель ставит опыт с горохом. Искусственная электронная радиоактивность. Метод Сцилларда - Чалмерса. Свойства осколков деления. Первый трансурановый элемент - нептуний. Ионообменная хроматография. Плутоний. Ультрамикрохимия. 17 атомов менделевия. Без химиков плохо! Открытие 104-го. Элемент, живущий долю секунды Экспресс-химия. Химические свойства по II атомам!
§ 31. Ядерная физика и медицина
Радиостанция в желудке. Репортаж из тонкой кишки. Самая маленькая радиостанция. Как измерили скорость и объем кровотока. Сколько крови в человеке. Органы-коллекционеры. Путешествие радиоактивного иода. Алло, алло, говорит щитовидная железа. Чудесная краска. Диагностика рака. Как запеленговать опухоль. Телепередача из печени. Лучевая терапия. Из пушки - по меткам. И т. д. и т. п.
§ 32. Ядерная физика и археология
Хронология древностей. Точные науки и хронология. «Замороженный» магнетизм. Радиоуглеродный метод. Читатель летит в прошлое. Пенек и мумия в роли часов. Посмертный возраст. О «правилах игры» в науке. Читатель становится физиком. Расчет опыта. Трудности измерения. «Омоложение> каменного угля. Дерево как машина времени. Нераскрытый секрет природы. Трудная наука - физика!
Глава 8. Занимательная коллекция
§ 33. Неожиданные применения
1. Загадка Тунгусского метеорита
Как это произошло. Пять недоуменных вопросов. Ядерная гипотеза. Опыт на расстоянии. Опять древесные кольца. Эффект 1909 г
2. Ядерная физика и ... криминалистика
Вычислительная машина «ловит» преступника. Следы всегда остаются. Что такое активационный анализ? Можно ли найти человека по одному его волоску? Как раскрыли преступление, совершенное полтораста лет назад. Взрыва не будет!
3. Поиски сокровищ
По стопам Остапа Бендера. Верили ли нам наши предки? Взгляд сквозь толщу пирамиды
4. Разведка кладовых природ
Сокровища природы. Разведка с самолета. Нейтрон - искатель. Радиоактивный каротаж. Ускоритель в буровой скважине. Подземный разведчик. Как отличают нефть от воды. Разведка через стальную стену. Нефть из старых скважин. Подводный разведчик. Золото со дна океана
5. В погоню за илом
Читатель следит за фарватером. Мартышкин труд. Куда сбросить ил, чтобы он не вернулся? Меченый грунт
6. Ядерное тепло
Когда шуба греет. Саморазогревающиеся препараты. Ядерный скафандр водолаза. Ядерная печка Лунохода
7. Радиоактивный громоотвод
Как работает обыкновенный громоотвод. Радиус действия громоотвода. у-Кванты в роли острия
8. В помощь больному сердцу
Враг № 1. Операция на сухом сердце. Человек с чужим сердцем. Мечта об искусственном сердце. Борьба с аритмией. Ядерный стимулятор сердца. Атомная электростанция внутри организма. Сердце в животе
§ 34. Интересные проекты
1. Воздушные и космические ядерные двигатели
Почему трудно построить атомный самолет? Самолет хорошо - дирижабль лучше. Летающая гостиница. Атомный космический корабль. Полет на Марс
2. Подземные ядерные взрывы
Дешево и сердито. Ядерная труба. Как повысить выход газа или нефти из скважины. Подземные хранилища. Воздушный аккумулятор. Геотермальная электростанция. Второй Панамский канал. Вопросы безопасности
3. Гигантские ускорители
Самый большой в мире. Электромагнит длиной в 1.5 км. 500 ООО км за 3 сек. Можно ли найти советский вымпел на Луне? Петь 76 миллиардов электронвольт! Впереди 200-500 миллиардов электронвольт. Кибернетический «Гигант» на 1000-6000 миллиардов электронвольт.- Ускорители нового типа. Релятивистские дейтроны
§ 35. Удивительные точности
1. Самое маленькое время жизни
«Долговечные» и короткоживущие частицы. Как извлекают точность из неопределенности. Самые короткоживущие
2. Самое точное измерение энергии
Время жизни ядерного уровня. Естественная ширина линии. Эффект Мёссбауэра. Пушка на лафете. Не так-то просто! Когда возможен эффект Мвёсбауэра. Как проигрыватель для грампластинок послужил высокой науке
3. Самая маленькая разность масс
Одна десятитысячная от микрограмма. Можно ли заметить лишнюю каплю воды в озере? В сто миллиардов раз меньше массы электрона
§ 36. Любопытные эффекты и остроумные решения
1. Радиоактивность ... человека
Радиоактивный читатель. Как измеряют радиоактивность человека. Муж- чина или женщина?
2. Радиоактивный сыр
Когда залежавшиеся продукты лучше свежих
3. Восстановление фотографий
Пропавшее изображение. Автографы невидимок. Вторая жизнь фотоснимка
4. Светящийся электрон
Какого цвета электрон? «Разноцветные» атомы. Еще раз о свечении Вавилова - Черенкова. Как увидели один электрон. Синхротронное излучение. Электрон - «хамелеон». Вести из глубин Вселенной
5. µ-Катализ
Странный родственник электрона. µ - Мезоатом. Зачем µ -мезону большая масса? Ядерный катализатор. А счастье было так возможно, так близко ... Внутри ядра. Землемер микромира
6. Встречные пучки
Читатель терпит аварию. Что такое хорошо и что такое плохо? Можно ли в результате столкновения двух «Волг» получить автобус? Читателю повезло. Ускорители со встречными пучками. Накопительные кольца. ВЭП-1 и ВЭПП-2. Планы на будущее
Глава 9. Некоторые нерешенные проблемы
Два типа задач. Притча о закваске и море
§ 37. Новая теория элементарных частиц
Белое пятно на карте теории. Впереди самая сумасшедшая!
§ 38. Проблема антивещества
Вторая половина мира. Идеальное горючее. Антимир на копчике пера. Свойства позитрона. Космические и «домашние» позитроны. Как открыли антипротон. Антинейтрон и антигипероны. Первое антиядро. 5 ядер антигелия
Где хранят античастицы. Антивещество во Вселенной
§ 39. Существуют ли кварки?
Буквы, частицы и физики.
1. Унитарная симметрия
Супермультиплеты. Замечательная десятка. ? - Гиперон. Откуда берутся разности масс. Музыканты и спортсмены
2. Кварковая гипотеза
Кошмарные частицы. Десять комбинаций. Идеальный «Конструктор»
3. Поиски кварков
Природные и «самодельные» кварки. Австралийская сенсация. Кварки в воде и в метеоритах. Два слова «за здравие» кварков. Заманчивое применение. А теперь «за упокой»
§ 40. Монополь Дирака
Несимметрия уравнений электродинамики. Магнитный заряд. Свойства монополя. Поиски монополей на ускорителях. Рождение монополей на ускорителях. Рождение монополей космическими лучами. Поиски монополя. Поиски монополей на ускорителях. Рождение монополей космическими лучами. Поиски монополей в метеоритах и на Луне. Использование магнитного поля Земли. Существует ли монополь?
§ 41. Новые ядра
?-Стабильные и Р-радиоактивные ядра. Что такое нуклонная стабильность ядер? О протонной и двухпротонной радиоактивности. Существуют ли ядра из одних нейтронов? Сверхтяжелый гелий. Где кончается периодическая система Менделеева? Как получают новые ядра. Голубая мечта физиков - омнитрон. Поиски сверхтяжелых ядер в природе
Заключение
Литература
Рекомендуем
