Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МУ РГР № 6 Квантовая физика.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
09.11.2018
Размер:
733.18 Кб
Скачать

3. Ядерная физика

Атомным ядром называют центральную часть атома, в которой сосредоточена основная часть его массы. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Для обозначения ядра используется также термин нуклид; протоны и нейтроны часто обозначают общим термином нуклон. Для характеристики ядер используют зарядовое (Z) и массовое (А) числа. Зарядовое число равно числу протонов в ядре. Массовое число равно общему количеству нуклонов в ядре. Таким образом, количество нейтронов в ядре N = AZ. Для обозначения ядер применяется символ: , где под Х – подразумевается химический символ данного элемента. Слева вверху ставится массовое число, слева внизу – зарядовое число, которое совпадает с порядковым номером элемента в таблице Д.И. Менделеева.

Масса ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в него протонов (mр) и нейтронов (mn). Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро, энергия системы понижается. Энергия и масса покоя частицы (m0) связаны формулой Е0 = m0с2. Поэтому масса ядра также понижается. Величина

 = [Zmp + (AZ) mn] – mя (3.2)

называется дефектом массы ядра. Энергия связи ядра и дефект массы связаны формулой:

Есв = {[Zmp + (AZ) mn] – mя}с2 (3.3)

Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием частиц. Для обозначения ядер, испытывающих радиоактивное превращение, используют термин радионуклид. Исходное ядро обычно называют материнским, а образующее ядро – дочерним. Число материнских ядер с течением времени (t) изменяется по закону:

N = N0 е- t , (3.4)

где N0 – число материнских ядер в начальный момент времени; - постоянная распада. Процесс распада часто характеризуют периодом полураспада Т, то есть временем, в течение которого распадается половина всех ядер. Период полураспада и постоянная распада связаны формулой:

(3.5)

Зависимость числа дочерних ядер от времени описывается формулой:

N2 = N0 (1 – е- t), (3.6)

где N0 – число материнских ядер в начальный момент времени.

Вещество, имеющее в своем составе радионуклиды, называют радиоактивным источником. Радиоактивный источник характеризуют его активностью, числом распадов в единицу времени, следовательно, активность источника:

(3.7)

Подставив в формулу (3.7) выражение (3.4) получают:

А = N0 е- t = A0 е- t , (3.8)

где А0 – активность источника в начальный момент времени.

Единицей активности является беккерель (Бк). Активность в 1 Бк соответствует 1 распаду в 1 секунду. Активность и масса радиоактивного вещества (m) связаны формулой:

(3.9)

где М - молярная масса радионуклида; NА – число Авогадро.