Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Sivuhin_V-2

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
23.51 Mб
Скачать

Д.В.Сивухин

ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. Т.V,Ч.2 ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Вторая часть пятого, завершающего, тома «Общего курса физики», созданного профессором Московского физико-технического института Д.В.Сивухиным (первая часть «Атомная физика» выпущена в 1986 г.). Главное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий ядерной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических а инженерно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Предисловие

5

ГЛАВА VIII

 

СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНОГО ЯДРА

 

§ 63. Введение

7

§ 64. Энергия связи ядра

18

§ 65. Размеры ядра

29

§ 66. Спин ядра и сверхтонкая структура спектральных липни

35

§ 67. Влияние спина ядра на эффект Зеемана

47

§ 68. Измерения спинов и магнитных моментов ядер методом магнитного

49

резонанса. Опытные данные о спинах и магнитных моментах ядер

 

§ 69. Четность. Закон сохранения четности

52

§ 70. Электрические свойства и форма ядра

58

ГЛАВА IX

 

РАДИОАКТИВНОСТЬ

 

§ 71. Введение

63

§ 72. Законы радиоактивного распада

69

§ 73. Альфа-распад

75

§ 74. Бета-распад

87

§ 75. Гамма-излучение ядер и внутренняя конверсия электронов

105

§ 76. Эффект Мёссбауэра

109

ГЛАВА X

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЯДЕРНЫХ МОДЕЛЯХ

 

§ 77. Общие сведения

118

§ 78. Оболочечная модель ядра

122

ГЛАВА XI

 

ПРОХОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ГАММА-КВАНТОВ

 

ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО

 

§ 79. Введение

134

§ 80. Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество

135

§ 81. Прохождение легких заряженных частиц через вещество

143

§ 82. Прохождение гамма-квантов через вещество

149

§ 83. Другие проявления взаимодействия ядерных частиц с веществом

155

ГЛАВА XII

 

ИСТОЧНИКИ И МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

 

§ 84. Ускорители

159

§ 85. Источники нейтронов и других нейтральных частиц

182

§ 86. Детекторы частиц

187

ГЛАВА XIII

 

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

 

§ 87. Терминология и определении

203

§ 88. Законы сохранения в ядерных реакциях

208-

§ 89. Составное ядро

216

§ 90. Ядерные реакции, идущие через составное ядр.>

219

§ 91. Дополнительные сведения о ядерных реакциях',

224

ГЛАВА XIV

 

НЕЙТРОНЫ И ДЕЛЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР

 

§ 92. История открытия нейтрона

232

§ 93. Деление атомных ядер

236

§ 94. Трансурановые элементы

248

§ 95. Цепная реакция и ядерные реакторы

268

§ 96. Природный ядерный реактор в Окло

28,5

§ 97. Использование антинейтрино для контроля ядерного реактора

285

§ 98. Термоядерная проблема

288

§ 99. Нейтронная оптика

304

ГЛАВА XV

 

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ АСТРОФИЗИКИ

 

§ 100. Источники энергии звезд

318

§ 101. Некоторые сведения из астрономии

330

§ 102. Краткие сведения об эволюции звезд

335

§ 103. Космические лучи

354

ГЛАВА XVI

 

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

 

§ 104. Что такое элементарные частицы

371

§ 105. Классификация элементарных частиц

374

§ 106. Античастицы

378

§ 107. Законы сохранения энергии и импульса и их приложения

382

§ 108. Законы сохранения электрического, лептопных и барионного

389

зарядов

 

§ 109. Другие законы сохранения и квантовые числа

393

§ 110. Кварковая модель адронов

399

Таблицы

407

Именной указатель

410

Предметный указатель

412

Ядерная физика излагается в этой книге как раздел общего курса физики. Книга не ставит целью подробное изложение всех проблем этой науки. Почти все главы и параграфы книги при подробном изложении могли бы составить содержание специальных монографий. К ним и следует обращаться всем специализирующимся в различных областях ядерной физики. Здесь же приводится, да и то часто в общих чертах, только такой материал, в котором должен ориентироваться студент-физик, независимо от того, какую узкую специальность он изберет в дальнейшем.

ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ

Авогадро 141

Вильсон 141, 156, 199, 355, 356, 379,

Алиханов 101, 102

385

Алиханьян 101, 102

Владимирский 317

Аллен 102

Волков 344

Альварец 163, 164, 165

Вульф 306, 317

Андерсон 16, 376, 378, 379

Вустер 94, 781

Арцимович 289, 300

Гайтлер 147, 148

Бак 47

Гамильтон 382

Басов 304

Гамов 79, 81, 82, 87

Беккер 232, 233

Ган 108, 237, 238

Беккерель 7

Гартинг 349

Белл 344

Гейгер 76, 77, 84, 86, 232, 355, 356,

Бете 140, 144, 147, 148, 318, 350

357

Блох 140

Гейзенберг 8, 14, 81

Блэккет 379

Гелл-Манн 394, 399

Бозе 374

Гёпперт-Майер 130

Больцман 322, 324

Герке 36

Бор

Герлах 49

Нильс 36, 38, 120, 140, 216, 225, 230,

Герцшпрунг 333, 334, 336, 337

240, 249, 259

Гесс 354, 355

Бор Оге 133

Гиорсо 255

Боте 232, 233

Глазер 199

Браун 350

Глэшоу 405

Брейт 220

Гоккель 354

Бройль де 119, 207, 230, 225, 304

Гольданский 64

Брэгг 306, 317

Дебай 306

Вавилов 156, 196, 197

Дирак 351, 374, 378

Вайнберг 405

Добрецов 36, 37, 43

Ван-де-Грааф 160, 161, 173, 256, 257

Доплер 111

Бейцзеккер 23, 24, 94, 108, 120, 122,

Дэвис 103, 339

239

Жолио-Кюри Фредерик 63, 64, 233,

Векслер 169, 172

259

Вигнер 220

Завойский 304

Видерое 161, 163, 164

Зееман 46, 47

 

Зельдович 310

Иваненко 8, 16 Йенсен 130 Кадомцев 300 Капица 199 Карно 293 Клейн 152 Кокрофт 204, 209 Кольхерстеу 355

Комптоп 151, 152. 154 Кондон 79, 81 Коуэн 102, 104, 196, 285

Кристофилос 178 Крускал 301 Кузьмин 104

Кулон 30, 80, 138

Курант 178

Курчатов 108, 258, 276, 281, 297 Кюри (Жолио) Ирен 63, 64, 233, 237

23Э

Кюри Мария 7, 251 Кюри Пьер 7, 251 Лагранж 382

Лаплас 60, 350, 351 Латтес 17 Лауэ 306 Ледерман 381 Лежандр 55

Лейпунский 100, 102

Леонтович 81, 289, 300, 758

Ливипгстон 178 Лоренц 168, 358 Лоуренс 166

Лоусон 295, 296, 297, 303

Луммер 36 Любимов 99 Майкельсон 36 Мак-Миллан 169 Мандельштам 81

Мейтнер Лизе 237, 238

Менделеев 122, 255, 261, 262

Мёссбауэр 69, 109, 113, 115 Милликен 355, 403 Моттельсон 133

Мюллер 355, 356, 357, 1209

Неттол 76. 77, 84, 86

Ниппша 152 Нншинджима 394 Ноддермайер 16, 376 Ньютон 347

Оганесян 259, 260, 261 Оже 107 Оккпалшш 17, 379 Оппенгеймер 344

Паули 35, 36, 38, 95, 96, 99. 120, 126, 128, 342, 352, 378

Паунд 116 Пауэлл 17 Пашен 47 Перл 376

Перо 36, 37 Петржак 64, 243, 244

Планк 38, 81 Понтекорво 104, 338 Прокопткин 381 Пуассон 74 Ребке 116

Резерфорд 7, 30, 80, 81, 156, 159, 189, 232, 235, 258, 403

Рейнес 102, 196, 285

Рейноутер 133

Ресссл 333, 334, 336, 337 Росси 356, 357 Савич 237, 238

Салам 405 Сиборг 255

Скобельцын 19!), 355, 356 Сшшдер 116, 178 Стефан 324 Сгмутиисиий 240, 262 Тамм 16, 152

Тереиин 36, 37, 43

Томсон 152 Третьяков 09 Уилер 240

Уолтон 204, 209

Фабри 37

Ферми 95, 96, 99, 100, 200, 236. 237,

Чедвик 8, 94, 232, 234, 235, 238

238, 250, 276, 339, 340, 342, 343,

Черенков 156, 196, 197, 380

351, 352, 367, 374

Шафранов 301

Флеров 64, 243, 244, 256, 264

Шварцшильд 346, 347, 350, 351

Фок 10

Шерер 306

Френель 312

Широков 11

Френкель 120, 240

Шкловский 335

Фриш

Шредингер 52, 53, 82, 128, 130

Отто 238

Штерн 49

Хартри 10

Штрассман 237, 238

Хелл 306

Шюлер 36

Хоукиг 347

Эйлер 321

Хофштаттер 33

Эйнштейн 20, 116, 374

Хьюиш 344

Эллис 94

Цвейг 399

Юдин 11

Чандрасекар 342

Юкава 16, 17

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Автофазировка 169, 170

Ахондриты 268

Адроны 156, 376

Барионныи заряд 214, 390

Азотная катастрофа 50

Барионы 213, 377, 401

Активная зона реактора 271

— очарованные 402

Активность 69

Беккерель (единица) 69

Альфа-распад 63, 75

Белые карлики 335, 342

— необлегченный 87

Бериллиевы лучи 233

— облегченный 87

Берклий 251

Альфа-частицы длиннопробежные 86

Бета-распад 63, 87

Америций 251

— двойной 92

Амплитуда рассеяния 309, 310

— обратный 102

— — магнитного 317

— позитронный 64, 87

Аннигиляционные потери 157

— электронный 64, 87

Аннигиляция 152, 379

— — захват 64, 87

— двухфотонная 157

Бетатрон 173

Антивещество 381

Бланкет 291

Антидейтрон 381

Блеск звезды 330

Антинейтрино электронное 96

Бозоны 374

— мюонное 97

Брегговский скачок 306

— таонное 97

Бустер 177

Антинейтрон 381

Вектор поляризации 208

Антипротон 380

Великое объединение 406

Антицвет 404

Верхняя граница бета-распада 93, 343

Античастицы 378

Взаимодействия гравитационные 12,

Аромат 399

373

Атомная единица массы 9

— сильные 12, 373

— слабые 12, 373

Двухпротонный распад 63

— электромагнитные 12, 373

Деление ядра 236

Вилка 385

Детекторы 187

Вириал и теорема вирнала 319

— Гейгера 193

Виртуальные кванты 15

— — Мюллера 188, 193

— частицы 15

— импульсные ионизационные

Внутренняя конверсия 107

камеры 188, 190

— — коэффициент 107

— ионизационные 188, 189

— — парная 107

— полупроводниковые 188, 198

Водородный цикл 327

— пропорциональные 188, 191

Возраст

— сциптнлляционные 188, 193

Земли 74

— трековые 187, 190

Волна встречная 164

—черенковские 188, 197

— попутная 164

— электронные счетчики 187

Восточно-западная асимметрия

Дефект массы ядра 19

космических лучей 212

— — нейтрального атома 20

Вращательные энергетические

Диаграмма

уровни 62

Гершпрунга —Рессела 334

Время восстановления счетчика 189

Дипольный магнитный момент ядра

— жизни 70

59

Встречные пучки 181

Дифракционное рассеяние 207

Входной 205

Дрейфовые (пролетные) трубки 181

Вырожденный газ 352

Дуанты 167

Выход реакции 183, 208

Естественная ширина линии 112

Выходной канал 205

Жолиотий 258

Гамма-излучение 105

Загадка солнечных нейтрино 104

Гелиевый цикл 329

Закон

Генератор Ван-дер-Граафа 160

Гейгера —Петтола 76

— — перезарядный (тандем-

— сохранения барионного заряда

генератор) 161

208, 383, 389

Гигантский резонанс 230

— — изотопического спина 208, 307

Гиперзаряд 395

— — импульса 208, 383, 387

Гиперопы 377

— — красоты (прелести) 383

Глубоконеупругое рассеяние 403

— — лептонных зарядов 98, 208, 383,

Глюоны 17, 404

389

Гравитационное смещение

— — момента импульса 208, 383, 389

спектральных линий 115

— — очарования (шарма) 383

Гравитационный коллапс 344, 346

— — странности 383, 394

— радиус 346, 374

— — четности 53, 208, 395

Гравитоны

— — электрического заряда 208, 383,

Границы Ферми 352

389

Граничная длина волны нейтрона

— — энергии 208, 383, 387

315, 316

— 1/v 220

— энергия нейтрона 315, 316

Запаздывающие нейтроны 65

Запрещенные линии 58 Заряд лептонный 98, 390

мюонный 390

таонный 390

Зарядовая независимость ядерных сил 397

— симметрия 9 Зарядовое число (порядковый номер

элемента) 8 Зашлаковывание реактора 280 «Звезда» 381 Звездная величина 330

— абсолютная 331

— визуальная 332

— фотовизуальная 332

— фотографическая (синяя) 332 Звезды главной последовательности

334

Зеркальные ядра 9 Зона воспроизводства 281 Изобары 8 Изомеры 108 Изотоны 8

Изотопическая инвариантность 9, 307

ось 396

Изотопические мультиплеты 395 Изотопический спин (изоспин) 396 Изотопическое пространство 396 Изотопы 8 Инклюзивное сечение 206

Ионизационные потери 135 Истинно элементарные частицы 376 Источники нейтронов 182 ИТЭР 303 Калифорний 251 Камера Вильсона 188

диффузионная 199

дрейфовая 188

искровая 188, 201

криогенная 199

пропорциональная 192

пузырьковая 188

стримернал 188 202

Квадрупольный момент внешний 61

— внутренний 61 Квазинейтральный 292

магнитный дипольный 57

Квант электрический дипольный 57

— квадрупольный 57 Квантовая хромодинамика 405 Кварки 399 Кварковая модель адронов 399

Классический радиус электрона 152 Классы звезд 332 Конвертор 316 Конус потерь 298 Конфаймент 404

Космические лучи 354, 355

—— — вторичные 357 Космические лучи галактические 357

— первичные 357

— солнечные 357

Коэффициент воспроизводства 281

газового усиления 191

размножения нейтронов 272

теплового использования 273 Красные гиганты 335

карлики 335

сверхгиганты 335

Красота (прелесть) 305, 403 Критерий Лоусона 295, 296

—Шафранова —Крускала 301 Критическая масса 274

энергия 149 Курчатовий 258 Кюри (единица) 69 Кюрий 251 Лептоны 97, 376 Ливни 157

широкие атмосферные 364

электронно-протонные каскадные

370

Линейный коэффициент поглощения 150

Ловушки ультрахолодных нейтронов

316

Лоуренсий 258

Магические числа 24, 122

ядра 24, 122 Магнетон Бора 39

ядерный 39 Магнитная жесткость 356 Магнитное 2L-поле 57 Магнитные зеркала 317

квадрупольные линзы 178

ловушки 298

моменты ядер 49

пробки 298 Магнитогидродинамическая модель

плазмы двухжидкостная 299

— — одножидкостная 299 Масса инвариантная (покоя) 383 Массовое число 8 Массовый коэффициент поглощения

150 Мезоны 377, 400

с явным очарованием 402 Менделевий 255 Метод магнитного резонанса 50

носителя 104

сравнения интенсивностей 43 Мпкротрон 172 Модель испарения 223 Мощность реактора 279 Мультиполь 56

Мюоны 34, 376

Накопительные кольца 182

— нейтронные 317

Насыщение ядерных сил 21 Нейтрино мюонное 97

таонное 97

электронное 96 Нейтронные волны 304, 805

звезды (пульсары) 343, 344 Нейтроны быстрые 269, S05

вторичные 245

высокоэнергетичные 305

запаздывающие 246, 247, 277

мгновенные 246

релятивистские 305

тепловые 269, 305

ультрахолодные 305 Нейтроновод 316 Неоновый цикл 329 Нептуний 250 Нильсборий 259 Нобелий 257 Нуклид 8

Нуклонное самосогласованное поле 127

Нуклонный потенциал 311 Нулевые матрицы 311 Область Гейгера 193 Оболочка 122 Оператор инверсии 52

Оптимальная температура 295 Остров стабильности 262 Отравление реактора 280 Отражатель 273 Очарование (шарм) 395, 402

Парциальное сечение реакции 215 Переносчики взаимодействия 376

— W±, Z0-бозоны 376

Период (время) полураспада 71 Пинч-эффект 297 Пионы 97 Плазменный шнур 299 Плутоний 250

Подбарьерный процесс 217 Позитроний 380 Показатель преломления 226

— нейтронных волн 312, 315

цвета 332

Поле полоидальное 301

— тороидальное 301 Полуширина линии доплеровская 111 Поляризация нейтрино 110 Поляризованные частицы 206 Порог реакции 210 Постоянная распада 69

— спин-орбитального взаимодействия 130

Потенциальный барьер 80 Пропила отбора 57

Правило (метод) интервалов 41 Предравновесный распад 225 Преоны 372 Пробег 136, 142

максимальный 145

средний 149 Протозвезда 318 Протонный распад 63 Радиатор 196 Радиационная длина 148

Радиационные потери 144, 147 Радиоактивность 63

искусственная 63

наведенная 158

основной закон 70 Радиоактивные семейства (ряды) 66,

67

ядра 63

Радиус ядра 29 Разрешение временное 188, 357

пространственное 188 Реакторы гетерогенные 276

гомогенные 276

исследовательские 280

экспериментальные 280

энергетические 280

Реакторы-размножители (бридеры) 281

Режим стационарный 272

критический 272

надкритический 272

подкритический 272 Резерфорд (единица) 69 Резерфордий 258 Резонансные частицы (резонансы)

375

Самоподдерживающаяся реакция 273 Сверхновые звезды 349 Сверхтонкая структура спектральных

линий 36 Сверхъядра 263 Сверхэлементы 263 Светимость звезды 330

Симметрия «вперед-назад» 218

Синхротрон 176 Синхрофазотрон 177

Система отсчета лабораторная (ЛС) 205

— центра масс (ЦМ) 205 Солнечный ветер 364 Составное (промежуточное) ядро

(компаунд-ядро) 216 Состояние дипольное 57

квадрупольное 57

октуполыюе 57

смешанное 206

чистое 206

Спин ядра 35, 38, 49 Сшгралыюсть нейтрино 99 Спонтанное деление 63 Среднее время удержания 294 Странность 394 Странные частицы 393 Стримеры 202 Субгиганты 335 Субкарлики 335

Сфера Шварцшильда (горизонт событий) 346

Схема совпадений 256 Температура вырождения 352 Тепловыделяющие элементы

(ТВЭЛы) 276

Теплоноситель 279 Термоядерная проблема 288, 290 Токамак 300

Толстослойные фотоэмульсии 188, 200

Томсоновское (классическое) рассеянно 152

Тонкая структура спектра α -частиц

86

Тормозное излучение 147 Трансурановые элементы (трансураны) 248 Туннельный эффект 82 Углеродный цикл 327, 329 Угловое распределение 205

Упаковочный коэффициент 20

Управляемый термоядерный синтез

289

Уровень Ферми 339 Ускоритель Видерое 161

линейный 161

на встречных пучках 181

с бегущей волной 165

циклический 169

Условие Брэгга —Вульфа 306

зажигания термоядерной реакции

295

радиационного равновесия 73 Фазотрон (синхрофазотрон) 169 Фермий 253 Фермионы 374 Фокусировка 168

Бете 144

Бора 140

Брейта и Вигнера 221

жесткая (сильная) 178

Формула Вейцзеккера 23

Томсона 152 Фотоядерные реакции 229 Функции нечетные 52

четные 52

Характер уровня 58 Хондры 268 Цвет 404

Центробежный барьер 85 Цепная реакция 270 Циклотрон 166

изохронный 180 Чандрасекаровский предел 342 Чармоний 402 Частицы истинно нейтральные 378

квазистабильные 375

нечетные 55

очарованные 401

резонансные 375

со скрытым очарованием 402

стабильные 375

четные 55

Черная дыра 346 Четность 52

внутренняя 55

несохранение при слабых

взаимодействиях 53 Ширина спектра масс 375 Эйнштейний 253 Экзосфера 347 Электрическое 2L-поле 57

Электронно-позитронные ливни 379 Электронно-фотонный каскадный

ливень 370 Электроны Оже 107

Электрослабое взаимодействие 405 Электроядерные процессы 230 Элементарные частицы 371 Элементарный заряд 8 Энергетический спектр космических

лучей дифференциальный 363

— — — интегральный 363 Энергия активации 243 Энергия нейтронного сродства 293 —— реакции 209

— экзотермическая 209

— эндотермическая 209

связи ядра 18, 20

— — удельная 20

Эффект долготный 358

—Зеемана 00 Эффект Мёссбауэра 109, 113

широтный 358 Эффективное сечение

дифференциальное' 205

— интегральное (полное) 205

— конверсионное 205 Эффективность 188

конверсионная 195

Ядра бета-стабильные 25

дважды магические 24

деформированные 121

магические 24

нечетно-нечетные 23

радиоактивные 11

четно-четные 23

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]