Міністерство освіти і науки України

Львівський національний університет імені Івана Франка

Практикум з ядерної фізики

для студентів фізичних та інженерних спеціальностей

Рекомендувала до друку

рада факультету електроніки

Протокол №__ від __.__.2007р.

Львів ЛНУ 2007

Практикум з ядерної фізики / В.А.Грабовський, О.С.Дзендзелюк, В.Б.Капустяник, О.С.Кушнір, О.В.Семотюк, Ю.М.Фургала.  Львів: Видав. центр Львів. ун-ту, 2007. 85 с.

Викладено методики виконання дванадцяти лабораторних робіт загального практикуму з курсу ядерної фізики для студентів фізичних та інженерних спеціальностей Львівського національного університету ім. І.Франка. Розглядаються основні поняття та закономірності, знання яких потрібні для виконання лабораторних завдань. Роботи знайомлять з особливостями радіоактивного розпаду ядер, взаємодії альфа-, бета- та гамма-випромінювання з речовиною та методами реєстрації ядерного випромінювання.

Рецензент: професор, д-р хім. наук З.М.Яремко

Редактор Ярослава Прихода

 Львівський національний університет імені І.Франка, 2007

ВСТУП

Ядерна фізика вивчає властивості і структуру атомних ядер.

Основне її завдання з’ясувати природу ядерних сил, що діють між нуклонами складовими частинками ядер, і особливості руху нуклонів у ядрі. Теоретичною основою ядерної фізики є квантова теорія, а в основі експериментальної бази лежать сучасні методи досліджень, які ґрунтуються на застосуванні різноманітних реєструючих пристроїв, у тому числі газорозрядних лічильників, камери Вільсона, іонізаційної і дифузійної камер.

Згідно з уявленнями нейтронно-протонної моделі (В.Гейзенберг, Д.Д.Іваненко, 1932 ), ядра всіх атомів хімічних елементів складаються з протонів і нейтронів. Протон (р) - це ядро атома водню з зарядом Q_p=+e=1,602189210^-19 Kл і масою m_p=1836,15152 m_e, де m_e=9,108510^-31 кг - маса електрона. Заряд нейтрона Q_n=0, а маса m_n = 1838,6562 m_e. Кількість нуклонів в ядрі A називається масовим числом ядра:

A = Z + N ,

де Z - кількість протонів, N - кількість нейтронів у ядрі. Число Z визначає загальний заряд ядра, що дорівнює Zе, і порядковий номер хімічного елемента, і називається атомним номером ядра.

Для позначення ядер прийнята символіка , де X - символ хімічного елемента. Ядра з однаковим Z, але різними A, називаються ізотопами. Ядра, у яких Z і A однакові, але різні періоди піврозпаду, називаються ядерними ізомерами.

Маса ядра завжди дещо менша від сумарної маси нуклонів, з яких воно складається:

M = Zm_p+(AZ)m_nM. (1)

Зменшення маси ядра на величину M - дефект мас - пояснюється виділенням енергії при об’єднанні нуклонів в ядро. Величина енергії, якій відповідає ця зміна маси, дорівнює

E = Mc² (2)

і називається енергією зв’язку ядра. Вона дорівнює тій енергії, яку необхідно затратити для розщеплення ядра атома на складові нейтрони і протони.