Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Введение в ядерную физику (6 сем) / ЯДЕРКА (все вопросы, другая версия)
.pdf
Ядерная физика, экзамен 2020
Оглавление
Свойства ядер, модели ядер.
1. Состав ядра, его заряд и масса. Радиоактивность.
Размер ядра.
Козлов
2. Энергия связи. Удельная энергия связи. Основные
свойства ядерных сил.
Кошкаров
3. Капельная модель ядра. Полуэмпирическая
формула Вайцзеккера для энергии связи.
Абрашин
4. Модель Ферми-газа. Изотопический спин
(опредение понятия и применение в модели Ферми-
газа). Импульс Ферми. Уровни возбуждения в
потенциальной яме.
Смирнов
5. Оценка глубины потенциальной ямы и средней
энергии в модели Ферми-газа.
Бикбулатов
6. Спин и магнитный момент ядер. Методы
определения, метод магнитного резонанса Раби.
Кошкаров
7. Магические числа. Оболочечная модель. Спинорбитальное взаимодействие.
Абрашин
8. Четность, закон сохранения четности в ядерных
реакциях. Предсказания спинов, четностей и
магнитных моментов ядер в рамках оболочечной
модели.
Зуева
9. Форма ядра. Обобщенная модель ядра.
Электрический квадрупольный момент. Гигантские
резонансы
Николаев
Взаимодействие излучения с веществом
10. Ионизационные потери энергии тяжелых частиц в
веществе. Вывод формулы Бора-Бете.
Джаватян
11. Ионизационные потери энергии в веществе. Формула
Бете-Блоха. Пробег заряженных частиц. Кривая Брегга.
Джаватян
12. Образование дельта-электронов. Импульсная
диаграмма. Максимальная энергия дельта-электрона.
Флуктуации потерь.
Зуева
13. Рассеяние на ядре атома, многократное рассеяние.
Среднеквадратичный угол рассеяния.
не Розов
14. Тормозное излучение, его сечение, потери энергии,
радиационная длина, критическая энергия.
Колбин
15. Синхротронное излучение.
Лукаш
16. Излучение Черенкова-Вавилова.
Франчук
17. Переходное излучение.
Лунев
18. Взаимодействие гамма-квантов с веществом.
Фотоэффект,
Полина
19. Взаимодействие гамма-квантов с веществом.
Комптон-эффект,
Полина
20. Взаимодействие гамма-квантов с веществом.
Образование электронно-позитронных пар гаммаквантами. Электромагнитный каскад в веществе.
Сирбаев
21. Детекторы ионизирующих излучений,
идентификация частиц.
Чакилев
Превращения атомных ядер
22. Виды радиоактивности. Закон радиоактивного
распада. Энергетическое условие распада.
Козлов
23. Последовательные распады. Вековое равновесие.
Радиоактивные ряды. Геохронология
Башун
24. a- распад. Закон Гейгера - Неттола.
Башун
25. Элементарная теория a распада.
не Розов
26. Трансурановые элементы.
Коробейнико
в
27. b распад. Энергетический спектр. Нейтрино.
Доказательства существования нейтрино.
Кавкаев
28. b распад. Теория Ферми. Разрешенные и
запрещенные переходы. Правила отбора Ферми и
Гамова-Теллера
Николаев
29. b распад. Форма энергетического спектра. График
Кюри. Масса нейтрино.
Борисов
30. b распад. Нарушение четности при b распаде. Опыт
Ву.
Коробейнико
в
31. g излучение ядер. Классификация переходов и
правила отбора.
Борисов
32. g излучение ядер. Ядерная изомерия. Внутренняя
конверсия.
Борисов
33. Эффект Мессбауэра.
Лунев
34. Общие закономерности ядерных реакций. Порог и
барьер ядерных реакций
Кавкаев
35. Механизмы ядерных реакций. Прямые ядерные
реакции. Реакции срыва и подхвата.
Горягин
36. Механизмы ядерных реакций. Теория Бора
промежуточного ядра.
Горягин
37. Формулы Брейта-Вигнера.
Горягин
38. Взаимодействие нейтронов с веществом. Замедление
нейтронов. Импульсная диаграмма рассеяния нейтрона
на протоне.
Чакилев
39. Деление ядер нейтронами.
Курников
40. Цепная ядерная реакция. Критическая длина,
критическая масса.
Кузнецова
41. Принцип работы ядерного реактора на тепловых
нейтронах. Задача о числе соударений для замедления
нейтронов до тепловых энергий. Выбор вещества
замедлителя нейтронов.
Франчук
42. Термоядерные реакции. Источник энергии звезд, рр и
CNO циклы.
Сирбаев
Элементарные частицы
43. Фундаментальные взаимодействия. Классификация
элементарных частиц. Квантовые числа B (барионное
число),L (лептонное число),T (изоспин), странность
(S). Законы сохранения в физике частиц (энергии,
импульса, момента импульса, B,L,T,S , четности Р).
Козлов
44. Понятие о Феймановских диаграммах. Виртуальные
частицы. Примеры диаграмм для рассеяния, комптон
эффекта, рождения пар, тормозного излучения, b
распада.
Кузнецова
45. Элементы кинематики: порог реакции, эффективная
масса, недостающая масса.
Кузнецова
46. Открытие новых частиц. Мезоны, гипероны и
резонансы. Свойства p и К мезонов (заряд, масса ,
изотопический спин).
Колбин
47. Кварковая модель барионов и мезонов. Глюоны.
Цвет.
Дрепин
48. Фундаментальные взаимодействия.
Фундаментальные частицы. Лептоны и кварки.
Стандартная модель.
Курников
1. Состав ядра, его заряд и масса.
Радиоактивность. Размер ядра.
Исследуя прохождение α-частицы через тонкую золотую фольгу, Э. Резерфорд пришёл к
выводу о том, что атом состоит из тяжёлого положительно заряженного ядра и
окружающих его электронов.
Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся
масса атома и его положительный заряд.
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны
(нуклоны от латинского слова nucleus – ядро). Такая протонно-нейтронная модель ядра
была предложена советским физиком в 1932 г. Д.Д. Иваненко.
Протон имеет положительный заряд е+=1,06·10
–19
Кл и массу покоя mp = 1,673·10
–27
кг =
1836me.
Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя mn = 1,675·10
–27
кг = 1839m
e
(где масса
электрона me, равна 0,91·10
–31
кг).
Число нуклонов в ядре A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z,
но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные
Z, называются изобарами.
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z– зарядовое число, равное порядковому
номеру химического элемента в периодической системе элементов Менделеева, т.е. числу
протонов в ядре. Число нейтронов в ядре обозначается N. Как правило Z > N.
Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду
размытости границы ядра. Ещё Э. Резерфорд, анализируя свои опыты, показал, что размер
ядра примерно равен 10
–15
м (размер атома равен 10
–10
м). Существует эмпирическая
формула для расчета радиуса ядра:
где R0 = (1,3 – 1,7)·10
–15
м. Отсюда видно, что объём ядра пропорционален числу
нуклонов.
Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 1017 кг/м3 и постоянна
для всех ядер. Она значительно превосходит плотности самых плотных обычных веществ
Радиоактивность - спонтанное изменение состава (заряда Z, массового числа A) или
внутреннего строения нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных
частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов(кластерный распад).
Радиоактивный распад ядра возможен тогда, когда он энергетически выгоден, т.е.
сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы M
исходного ядра суммы масс mi продуктов распада, которому соответствует
неравенство M > ∑mi. Это условие является необходимым, но не всегда
достаточным.
Радиоактивный распад характеризуется временем жизни радиоактивного изотопа,
типом испускаемых частиц, их энергиями.
Основными видами радиоактивного распада являются:
● α-распад – испускание атомным ядром α-частицы;
● β-распад – испускание атомным ядром электрона и антинейтрино, позитрона и
нейтрино, поглощение ядром атомного электрона с испусканием нейтрино;
● γ-распад – испускание атомным ядром γ-квантов;
● спонтанное деление – распад атомного ядра на два осколка сравнимой массы.
К более редким видам радиоактивного распада относятся процессы испускания ядром
двух электронов, одного или двух протонов, а также кластеров – лёгких ядер от
12
C до
32
S.
2. Энергия связи. Удельная энергия связи. Основные
свойства ядерных сил.
Знание точных значений масс протона и нейтрона позволяет сравнить массу атомного ядра М с суммой
масс всех нуклонов, из которых состоит ядро, при этом оказывается, что всегда масса ядра меньше
суммы масс всех протонов и нейтронов. Этот результат совершенно естествен, так как ядро — это
прочно связанная система нуклонов, отвечающая минимуму энергии. Величина
называется энергией связи ядра относительно всех составляющих его нуклонов. Энергия связи
представляет собой меру энергии, которую надо затратить, чтобы разделить данное ядро на все
составляющие нуклоны. Легко видеть, что энергию связи можно выразить через массы нейтральных
атомов. Это видно из того, что масса отличается от массы ядра на Z электронных масс (с точностью до
энергии связи электронов):
Второй вариант формулы более удобен, так как в таблицах обычно бывают даны массы нейтральных
атомов. Ниже приведены приближенные значения энергии связи для нескольких ядер (в мегаэлектронвольтах):
Энергия связи, отнесенная к массовому числу А, называется удельной энергией связи нуклона в ядре
(энергия связи, рассчитанная на нуклон):
Свойства ядерных сил:
1. Ядерные силы имеют характер притяжения, которое с избытком компенсирует кулоновское
расталкивание протонов между собой
2. Большая интенсивность ядерного взаимодействия (чем интенсивность электромагнитного
взаимодействия в 10^2 – 10^3 раз).
3. Насыщение ядерных сил, т. е. способность нуклона к взаимодействию не со всеми
окружающими его кулонами, а только с ограниченным их числом (Насыщение тесно связано с
короткодействием)
4. Ядерные силы зависят от спина (2H )
5.
Для A<20 ∆M>0, A>20 ∆M<0
6. Зеркальные ядра (отличаются заменой протонов на нейтроны и наоборот) совпадают с точностью до поправки
на добавочную кулоновскую энергию взаимодействия у ядра с избыточным числом протонов
Гипотеза о зарядовой независимости ядерных сил(из троек ядер):
7. Для легких ядер (Левый график ямы) Z≈N≈A/2(Эффект симметрии), для тяжёлых N≈1,5Z (т.е. Z≈A/2,5) (правый)
8. Удельная энергия связи нуклонов в ядре является мерой прочности ядра. Наиболее велика у четно четных
ядер
9. Если сравнивать значения энергий для четно четных ядер, то удается заметить еще более высокие удельные
энергии для содержащих одно из магических чисел протонов или нейтронов 2, 8, 20(28), 50, 82, 126 (если оба –
дважды магическое). Объясняется в модели ядерных оболочек, является дальнейшим развитием простой
модели независимых частиц
10. Для тяжёлых ядер (рис 20 А≈220) выгоден a-распад
Соседние файлы в папке Введение в ядерную физику (6 сем)