Рис. 8. Самопроизвольный распад нейтрона.

нем свободный нейтрон может «прожить» только около четверти часа (рис. 8).

В мире элементарных частиц такое вре­мя «жизни» можно считать очень продол­жительным. Другие элементарные частицы распадаются в миллионы и миллиарды раз быстрее.

Итак, свободный протон устойчив, а свобод­ный нейтрон распадается на протон и элект­рон. Казалось бы, можно сделать вывод, что нейтрон не элементарная частица, что он со­стоит из протонов и электронов. Оказывается, ничего подобного. Когда нейтроны и протоны связаны в атомных ядрах, устойчивость этих частиц изменяется. При определенных соотно­шениях между числом протонов и числом нейт­ронов ядро устойчиво: ни протоны, ни нейт­роны не распадаются. Но если в такое устой­чивое ядро добавить лишние нейтроны, оно станет неустойчивым (радиоактивным). Лиш­ние нейтроны распадаются в ядре так же, как и свободные нейтроны,— на протон и электрон. Но вот что самое удивительное: если добавить в устойчивое ядро протоны, оно также переста­ет быть устойчивым. В таком ядре распадаются лишние протоны! Связанный, но лишний про­тон распадается на нейтрон и частицу, подобную электрону, но только с положительным электрическим зарядом. Эту частицу назвали позитроном. Распад нейтронов или протонов с испусканием электронов или позитронов на­зывают бета-распадом (рис. 9). Это одна из разновидностей радиоактивного распада.

Итак, когда мы наблюдаем бета-распад, нам кажется, что нейтрон состоит из протона и электрона, а протон — из ней­трона и позитрона. Какая же из этих частиц простая (элементарная) и ка­кая сложная?

Чем больше сведений получали физики о природе и свойствах элементарных частиц, тем яснее становилось, что на этот вопрос нужно дать самый неожиданный ответ. Как протон, так и нейтрон — элементарные, т. е. простей­шие, частицы. Ни тот ни другой не построены из еще более простых частиц. Но каждый из них в определенных условиях способен к прев­ращениям, при которых возникают (или, как говорят, рождаются) новые частицы.

МНОЖЕСТВЕННОЕ РОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ

Особенно наглядно это свойство проявля­ется при столкновении частиц, из которых одна обладает очень большой энергией. Такие столкновения удобно изучать на специальных фотопластинках с толстым слоем эмульсии. Когда заряженная частица попадает в этот слой, она действует на него так же, как свето­вой луч. В эмульсии после проявления виден след (или, как его называют, «трек») частицы. Можно поместить пластинку в поток частиц,

Время жизни и период полураспада нейтрона

Все события в мире атомов и эле­ментарных частиц (иногда говорят — в микромире) подчиняются законам теории вероятности. Так, например, если следить за одним определенным нейтроном, то нельзя предсказать точно, когда именно он распадется: это может случиться очень скоро, а может и через очень длительное время. Но если наблюдать за большим числом нейтронов, то окажется, что в среднем они распадаются за вполне определенное время после того, как освободились из атомного ядра. Это, как принято говорить, среднее время жизни нейтро­на — 16,9 минуты — определено с большой точностью советскими физи­ками. Из математической теории ве­роятностей следует, что из большого числа нейтронов по истечении этого времени останется «в живых» 37%, остальные 63% распадутся. Матема­тика позволяет сосчитать, через сколь­ко времени из большого числа нейтронов распадется половина. Для этого среднее время жизни надо умножить на 0,693. Полученный промежуток времени называют периодом полурас­пада. Для свободного нейтрона он равен 11,7 минуты.

Конечно, то, что мы сейчас гово­рили, относится не только к нейтро­нам, но и к любым другим частицам. Только среднее время жизни и период полураспада у них будут совсем дру­гие.

266