Іваненко дмитро дмитрович

(нар.1904 р.)

Сформулював в 1932 р. гіпотезу про протонно-нейтронну будову ядра, розглядаючи нейтрон як елементарну частинку.

Почав разом із Є.М. Гапоном вивчення оболонок протонів і нейтронів в ядрах

ГАМОВ ДЖОРЖ (ГЕОРГІЙ АНТОНОВИЧ)

(1904-1968)

Сформулював уявлення про рівні енергії в ядрі та показав, що більш ефективнішими „ядерними снарядами” є протони.

ВАЛЬТЕР АНТОН КАРЛОВИЧ

(1905-1965)

Провів цикл досліджень розмірів і форми ядер методом розсіяння електронів.

КЛЮЧАРЬОВ ОЛЕКСІЙ ПАВЛОВИЧ

(нар.1910 р.)

Вперше вивчив (1959 р.) ізометрію атомних ядер в мілісекундній області, отримав більше 20 нових ізомерних ядер і встановив закономірності їх розпаду, виявив більш складні ізомерні стани – трьох і чотирьохчастинкові.

Відкрив (1962 р.) ізобар-аналогові стани і резонанси в області середньотяжких ядер (ідентифіковано 27 ізобар-аналогових станів в ядрах з непарним А41).

Визначив (1969 р.) квантові характеристики рівнів ряду ядер, більшість з яких отримано вперше.

АФАНАСЬЄВ МИКОЛА ГРИГОРОВИЧ

Провів в 1962-65 рр. дослідження з розсіяння атомними ядрами електронів. Показав, що для всіх середніх і тяжких ядер, починаючи з²⁸Si середньоквадратичні зарядові радіуси ядер про­порційні Z^1/3, а не А^1/3, як передбачалось раніше (R_z=r₀(2z)^1/3), а крива залежності середньоквадратичного радіуса від Z або А не є монотонною, а є осцилюючою, що відображає оболонкову структуру ядер.

ЛАЗАРЄВ БОРИС ГЕОРГІЙОВИЧ

(1906-2001)

Розробив низькотемпературний метод розділення ізотопів гелію, який дав змогу добувати із суміші ізотопів гелію.

ДАВИДОВ ОЛЕКСАНДР СЕРГІЙОВИЧ

(1912-1993)

Праці Давидова з теорії ядра справили великий вплив на уявлення про форму ядер та види колективних рухів в них. Сформулював і розвинув основні положення моделі жорсткого неаксіального ротатора, яка дала можливість пояснити багато закономірностей у спектрах низьких збуджень великої групи несферичних ядер.

§129. Дефект маси і енергія зв’язку ядра

Атомні ядра є стійкими утвореннями. Це означає, що в ядрі між нуклонами існують сили притягання, які забезпечують зв’язки між нуклонами.

Мас-спектрометричні дослідження показали, що маса ядра менша, ніж сума мас нуклонів, з яких воно складається.

Зменшення маси нуклонів викликане переходом їх із вільного стану у зв’я­заний стан в атомному ядрі. Виникнення зв’язаного стану нуклонів відбувається під дією ядерних сил притягання. Як тільки нуклони виявляються в області дії ядерних сил, вони швидко починають зближатися і набувають великої кінетичної енергії. При переході нуклонів у зв’язаний стан (утворення ядра) вони потрапляють в потенці­альну яму з мінімальними для даного ядра значеннями енергії спокою На рис. 334 наведена залежність потенціальної енергії (а) протона і нейтрона (б) від відстані від ядра.

Отримана раніше нуклонами кінетична енергія виділяється у вигляді квантів або переходить до інших частинок.

Енергію , яка виділяється при утворенні ядра, називаютьенергією зв’яз­ку ядра.

Із закону збереження енергії випливає і зворотний висновок: для розділення ядра необхідно затратити таку саму кількість енергії, яка виділяється при його утворенні.

Зменшення енергії спокою нуклонів при переході їх у зв’язаний стан (утворення ядра) і виділення її у вигляді енергії зв’язку супроводжується відповідно до закону Ейнштейназменшенням сумарної маси спокою нуклонів.

Це приводить до дефекту маси ядра, що дорівнює різниці між масою нуклонів, що утворюють ядро, і масою ядра:

,

де маси протона, нейтрона, ядра, відповідно.

Оскільки в таблицях наводять масу атомів, а не ядер, то виражають через масу атома:

,

де , ,

– маса атома водню,маса елек­трона.

Отже, стійкість ядра як сукупність нуклонів у зв’язаному стані, підтримується відносним зменшенням енергії системи на

.

Дефект маси служить мірою енергії зв’язку ядра.

Переважно розглядають і використовують питому енергію зв’язку – енергію зв’язку , що припадає на один нуклон.

Питома енергія зв’язку залежить від масового числа і характеризує стійкість атомних ядер. Чим більша питома енергія зв’яз­ку, тим стійкіше атомне ядро. Залежність питомої енергії зв’язку від масового числа наведена на рис. 335.

В області невеликих масових чисел питома енергія зв’язку виявляє характерні гострі „піки” – максимуми і мінімуми. Мінімуми для енергії зв’язку на один нуклон спостерігаються в області ядер з непарними кількостями протонів і нейтронів – ,,. Максимуми питомої енергії зв’язку відповідають ядрам з парними числами протонів і нейтронів –. Найбільші значення питомої енергії зв’яз­ку мають парно-парні ядра, тобто ядра з парною кількістю протонівZі парною кількістю нейтронівN=A-Z. Найменшу енергію зв’язку на один нуклон мають непарно-непарні ядра. Проміжні значення питомої енергії зв’язку мають парно-непарні і непарно-парні ядра.

Питома енергія зв’язку різко зростає для легких елементів від1МеВдо~6-7МеВ(з різкими стрибками для деяких елементів), потім повільно збільшується до8,7 МеВ(елементи зА=50-60) і повільно зменшується (до7,6 МеВу) для важких елементів.

Ядра елементів в середній частині таблиці Менделєєва (28<А<138) віддонайбільш стійкі, в цих ядрах ~. Найстійкішими виявились так звані „магічні ядра”, у яких кількість протонів або нейтронів дорівнює одному з „магічних чисел”:2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.

Особливо стійкі двічі „магічні” ядра, в яких „магічним” є і кількість протонів і кількість нейтронів. Таких ядер лише п’ять – .

Зменшення питомої енергії зв’язку у важких атомних ядер пояснюється тим, що при зростанні числа протонів у ядрі збільшується й енергія їх кулонівського відштовхування. Тому зв’язок між нуклонами стає слабшим, а ядра менш міцними.

Отже, важкі і легкі ядра менш стійкі. Це означає, що енергетично вигідні такі процеси:

1) поділ важких ядер на більш легкі;

2) злиття легких ядер у важчі (синтез).

Під час обох процесів виділяється величезна кількість енергії. Ці процеси були здійснені практично.

Крім енергії зв’язку ядра відносно всіх нуклонів, які входять у ядро, можна ввести у розгляд енергію зв’язку ядра відносно яких-небудь складових частин. В де­яких випадках енергія зв’язку ядра, розрахована відносно яких-небудь його складових частин, стає особливо малою. Це спос­терігається у легких ядер відносно вильоту з них нейтрона. Так, енергія зв’язкувідносно до його розпаду на нейтрон ідорівнює приблизно2MeB, хоча енергія зв’язку ядравідносно всіх де­в’яти нуклонів, які входять в ядро, дорівнює

.

Ядра важких елементів, наприклад, урану, мають дуже велику енергію зв’язку відносно всіх нуклонів, але якщо для обчислити значення енергії зв’язку відносноі, то отримуємо від’ємну ве­личину

.

Це означає, що ядро урану є нестійкою системою відносно до розпаду на ядро і.

Енергія зв’язку відносно ядерімає фізичний сенс енергії, яку треба затратити на відокремлення- частинки від ядра урану. Тому її можна назватиенергією відокремленняабо енергією зв’язку- частинки в ядрі урану.

Відповідно фізичний сенс енергії зв’язку (енергії відокремлення) нейтрона такий: це енергія, яку треба надати ядру, щоб відокремити від нього нейтрон.