) и нейтрино (ν). Светлые кружки — нейтроны, темные — протоны.
Этот процесс превращения имеет особый интерес. Он происходит медленно и непрерывно с определенным временем полураспада, которое составляет 20 мин для С>11 и 4700 лет для С>14. Мы применяем термин «полураспад», потому что после 20 мин половина ядер С>11 станет ядрами В>11; за следующие 20 мин превратится еще половина оставшихся ядер и т. д. Тот же закономерный процесс происходит и с С>14, но для него соответствующие промежутки времени равны 4700 лет.
Каждое превращение сопровождается испусканием частиц. Прежде всего, электрический заряд не может внезапно уменьшиться с 6 до 5 единиц или возрасти с 6 до 7 без того, чтобы не изменилось что-нибудь еще. Ядро должно как-то приспособиться к изменению заряда. Испускаются две частицы, одна из них — электрон, положительный[40] или отрицательный, другая — «нейтрино». Нейтрино, незаряженный партнер электрона, очень легок, вернее, его масса просто равна нулю[41]. Так как нейтрино не несет заряда и, следовательно, на него не действуют силы электрического притяжения или отталкивания, он очень легко проникает в вещество. Испущенный электрон положителен, если протон превратился в нейтрон, как в С>11, и отрицателен, если нейтрон превратился в протон, как в С>14. Это компенсирует изменение заряда ядра.
Обе испущенные частицы обладают большой энергией. В превращении С>11 → В>14 пара электрон — нейтрино получает около миллиона электроновольт; в случае превращения C>14 →N>14 эта энергия равна 15 000 эв. Освобождение таких количеств энергии объясняется тем, что ядра конечных продуктов (В>11 или N>14) имеют меньшую энергию, чем исходные ядра. Как мы видели в предыдущей главе, переход от менее прочно связанной системы к более прочно связанной всегда дает выигрыш в энергии. У В>11 и N>14 отношение числа протонов к числу нейтронов сбалансировано лучше, чем у исходных ядер, и поэтому они связаны крепче.
Радиоактивные ядра имеют большое значение в медицине, потому что электроны с большой энергией действуют на живые ткани. Существует много практических приложений радиоактивности и помимо медицинских. При помощи современных ускорителей сравнительно легко получать ядра радиоактивных элементов. Для создания ядер с аномальным избытком нейтронов или протонов достаточно бомбардировать обычные ядра протонами или нейтронами. У некоторых из этих радиоактивных изотопов период полураспада составляет лишь несколько секунд, у других он равен часам или годам; у немногих изотопов он достигает миллиардов лет. Такие долгоживущие изотопы не надо производить искусственно: их находят в земной коре; в качестве хорошо известного долгоживущего изотопа назовем радий. Эти изотопы