Содержание предыдущей лекции
Твердые тела
Диэлектрики.
Собственные полупроводники. Примесные полупроводники. Сверхпроводимость. Эффекты Джозефсона.
Высокотемпературная сверхпроводимость.
Строение ядра
Некоторые свойства ядер.
1
Контрольный вопрос
Ядра 12С, 13N, 14O содержат одинаковое число
а) протонов, б) нейтронов, в) нуклонов?
A = 12, 13 и 14 - число нуклонов разное.
Химические элементы разные, значит число протонов в ядрах разное.
Разным является число нейтронов N = A - Z.
2
Содержание сегодняшней лекции
Строение ядра
Стабильность ядер. Энергия связи ядра.
Радиоактивность Процессы распада
Альфа-распад. Бета-распад. Гамма-распад.
Естественная радиоактивность. Ядерные реакции.
3
Некоторые свойства ядер
Стабильность ядер
Очень малое расстояние между протонами в ядре
– очень большая кулоновская сила их отталкивания.
Ядерные силы между любыми нуклонами
– очень большие и короткодействующие (около 2 фм = 2 10-15 м) силы
притяжения. Доминирование ядерных сил притяжения над
кулоновскими силами отталкивания в пределах ядра (на коротких расстояниях) - стабильность ядра.
Глубина потенциальной ямы в ядре - от 40 дo 50 MэВ.
4
Некоторые свойства ядер
Стабильность ядер
Эксперименты по рассеянию частиц и определению энергии связи ядра – доказательство короткодействия ядерных сил.
Отсутствие ядерного взаимодействия между электронами - точечными зондами при исследовании ядер.
5
Некоторые свойства ядер
Стабильность ядер
Ответственные за стабильность ядер, ядерные силы:
• силы притяжения и самые большие силы в Природе,
• короткодействующие силы (быстрое убывание до нуля на
расстояниях,
• превышающих несколько ферми),
силы, зависящие от относительной ориентации спинов нуклонов,
• силы, не зависящие от заряда взаимодействующих нуклонов.
6
Некоторые свойства ядер
Стабильность ядер
Ядерные силы - обеспечение существования примерно 270 стабильных ядер.
Число нейтронов N
График зависимости числа нейтронов N от aтомного числа Z для ряда стабильных ядер.
Стабильные ядра |
Линия стабильности |
Легкие стабильные ядра – равные числа протонов и нейтронов
N = Z.
Тяжелые стабильные ядра – число нейтронов > числа протонов.
Z > 20: отклонение линии
стабильности вверх от линии, соответствующей N = Z.
Атомное число Z |
7 |
Число нейтронов N
Некоторые свойства ядер
Стабильность ядер
Z > 20: увеличенное число протонов -
рост кулоновской силы отталкивания.
Много нейтронов (большие ядерные силы притяжения) - условие стабильности ядра.
Большие Z:
невозможность компенсации действия кулоновских сил отталкивания между протонами ядерными силами притяжения между большим количеством нейтронов.
Z > 83 – отсутствие стабильных ядер.
Сотни нестабильных ядер.
Атомное число Z
8
Энергия связи ядра
Общая масса ядра MA меньше, чем сумма масс входящих в него нуклонов.
Общая энергия связанной системы (ядра) меньше, чем суммарная энергия отдельных нуклонов.
Энергия связи - энергия, которую необходимо сообщить ядру, чтобы оно распалось на составляющие его компоненты.
Eсв Zmp Nmn M A 931,494 |
МэВ/а.е.м. |
Eсв – энергия связи, mp – масса протона, |
mn – масса нейтрона. |
Все массы выражены в а.е.м.
9
Энергия связи на одну частицу, МэВ
Энергия связи ядра
|
Зависимость энергии связи |
|
в расчете на один нуклон Eсв/A |
|
от массового числа A |
|
(стабильные ядра). |
|
Высокая энергия связи на нуклон |
|
вблизи A = 60. |
|
А > 60, A < 60: |
|
не столь большие силы связи |
|
между нуклонами. |
|
Выделение энергии |
|
при делении тяжелых ядер или |
Массовое число A |
синтезе двух легких ядер. |
10