2. Свойства ядер

Ядро характеризуется массой, спином, магнитным моментом.

1. Спин ядра L (собственный момент импульса), формируется нуклонами, имеющими спин /2.

*ħ , (11.1)

где I - внутреннее (полное) спиновое число, I- целое при четном массовом числе A, I - полуцелое при нечетном А.

2. Магнитный момент ядер имеет масштаб в m_р /m_n раз меньший, чем у электронов. Единицей магнитного момента является ядерный магнетон .

(сравни с магнетоном Бора ) (11.2)

3. Масса ядра меньше, чем сумма масс, формирующих его нуклонов на величинуm, которую называют дефектом массы.

(11.3)

Поэтому при образовании ядра из нуклонов выделяется энергия связи

(11.4)

11.3 Ядерные силы.

Почему положительные протоны в ядре не расталкиваются и не разрушают ядро?

Причина - особые ядерные силы, действующие между нуклонами и не зави­сящие от заряда нуклона. Ядерные силы - короткодействующие (радиус действия R10¹⁵м), обладают насыщенностью, т. е. нуклоны взаимодействуют лишь с ближайшими соседними нуклонами.

Установлено, что все фундаментальные виды взаимодействий, в том числе и сильное (ядерное) имеют обменный характер, т. е. происходят между частицами за счет обмена третьей частицей. Элементарный акт взаимодействия нуклонов заключается в обмене пи-мезоном (пионом).

4. Законы радиоактивного распада

Радиоактивность - превращение изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающиеся испусканием элементарных час­тиц. Различают естественную радиоактивность, наблюдаемую в природе и искусственную, радиоактивность, созданную человеком

Самопроизвольный распад ядер подчиняется закону радиоактивного рас­пада (см. рис.11.1):

, (11.5)

где - число нераспавшихся ядер в момент времениt = 0,

N - число нераспавшихся ядер в момент времени t,

 - постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 се­кунду.

Величина=1/ - является средним временем жизни изотопа, за время t= число нераспавшихся ядер убывает в e раз. Вводят, также, понятие период по­лураспада -время за которое распадается половина радиоактивных ядер. Можно показать, что период полураспада связан с τ и λ. (11.6)

Различают  - распад,  - распад,  - излучение.

1.  - распад - испускание ядрами некоторых химических элементов  - частиц (. При распаде ядерная реакция имеет вид

2. (11.7)

3.  - распад - испускание ядром электрона (позитрона) или захват ядром элек­трона, находящегося на ближайшей к ядру К - оболочке (К - захват).

распад:(превращение нейтрона ядра в протон с испусканием

электрона ⁰₁е)

(11.8)

 + распад (превращение протона в нейтрон)

, (11.9)

где ν_е - электронное нейтрино

К - захват: (превращение протона в нейтрон с испусканием позитрона ⁰₁е)

(11.10)

4.  - излучение - обычно сопровождает ядерные реакции, либо возникает при переходе ядра из возбужденного состояния в менее возбужденное или основное со­стояние.

, (11.11)

где - частота кванта

- энергия начального и конечного состояния ядра.