Атомноеядро– связанная система протонови нейтронов
(A,Z)
Z – заряд ядра – число протонов в ядре.
А – массовое число – суммарное число протонов и нейтронов в ядре.
A = Z + N
N – число нейтронов в ядре
40Ca
Характеристикипротона, нейтронаиэлектрона
Характеристика |
Протон |
|
Нейтрон |
|
Электрон |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса mс2, МэВ |
938.272 |
|
939.565 |
|
0.511 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрический заряд |
|
|
|
|
|
|
|
|
(в единицах |
+1 |
|
|
0 |
|
|
|
−1 |
элементарного заряда) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спин (в единицах ћ) |
½ |
|
|
½ |
|
|
|
½ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чётность |
+1 |
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Статистика |
|
Ферми-Дирака |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитный момент |
|
|
|
|
|
|
|
|
(для нуклонов - в |
|
|
|
|
|
|
|
|
ядерных магнетонах, |
+2.79 |
|
−1.91 |
|
|
+1.001 |
||
для электрона - в |
|
|
|
|
|
|
|
|
магнетонах Бора) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время жизни |
> 1032 |
885.7±0.8 с |
>4.6 1026 |
|||||
|
лет |
|
|
|
|
|
|
лет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип распада |
|
n |
→ |
|
− |
ν |
|
|
|
+ + |
е |
|
|||||
|
|
|
p e |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N-Z диаграмма атомных ядер
Каждое атомное ядро, имеющее Z протонов и N нейтронов, занимает определенное положение на N-Z диаграмме атомных ядер. Стабильные ядра, образующие узкую полосу, показаны тёмным цветом. Известно порядка 300 стабильных ядер. Красным
цветом показаны β+ -радиоактивные ядра, синим — β−-радиоактивные ядра, желтым — α-радиоактивные
ядра. Известно около 3500 радиоактивных ядер. Это только часть радиоактивных ядер. Всего их может быть порядка 7000.
Атомные ядра
Стабильные ядра известно около 300 стабильных ядер
Радиоактивные ядра известно около 3000 радиоактивных ядер
Изотопы Ядра с одинаковым Z
Изобары Ядра с одинаковым A
Каждому ядру соответствует определённое положение на N,Z диаграмме. Стабильные и долгоживущие ядра образуют узкую полосу, называемую линией или долиной стабильности.
Легкие стабильные ядра (А < 40) имеют приблизительно равные числа нейтронов и протонов. В области более тяжелых ядер отношение числа нейтронов к числу протонов начинает возрастать и достигает величины 1.6 в районе А = 250. Это изменение отношения N/Z обусловлено
короткодействующим характером ядерных сил и возрастающей ролью кулоновского отталкивания протонов с ростом А. Тяжелые ядра оказываются энергетически более устойчивыми, если содержат большее число нейтронов N по сравнению с числом протонов Z. Наиболее тяжелыми стабильными ядрами являются изотопы свинца (Z = 82) и висмута (Z = 83). Для
ядер долины стабильности характерно следующее отношение числа нейтронов к числу протонов:
N |
≈ 1 + 0.015·A2/3 |
Z |
|
Вопрос
До открытия нейтрона считали, что ядро состоит из A протонов и
(A − Z ) электронов.
Какие факты опровергают эту гипотезу?
Размер
атомногоядра
Размер ядра
Радиальное распределение плотности заряда в различных ядрах
ρ(0) ρ(r) = r−R
R = 1.2 A1/3 Фм t = 4.4a = 2.5 Фм
1 + e a
Размер ядра
Плотность распределения электрического заряда ρ(r), обеспечивающая наилучшее согласие с
экспериментом даётся формулой Ферми
ρ(0) ρ(r) = r−R
1 + e a
R — расстояние от центра, на котором ρ = ρ(0)2 ;
a — параметр, характеризующий толщину
поверхностного слоя ядра.
R = 1.2 A1/3 Фм t = 4.4a = 2.5 Фм
R( 40Ca)=4.1 Фм
R(208Pb)=7.1 Фм
Масса
атомногоядра