2. Энергия связи атомных ядер. Дефект массы

Энергией связи нуклона в ядре называется физическая величина, равная той работе, которую нужно совершить для удаления данного нуклона из ядра без сообщения ему кинетической энергии.

Энергия связи атомного ядра (отрицательная по знаку) по абсолютной величине равна работе, которую надо совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны без сообщения им кинетической энергии. Энергия связи атомного ядра является разностью между энергией протонов и нейтронов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра из составляющих его нуклонов должна выделятся энергия, равная – энергии связи в ядре.

Удельной энергией связи ядра называется величина , равная средней энергии связи, приходящейся на один нуклон.

Мерой энергии связи атомного ядра является дефект массы. Дефектом массы называется разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра

.

Если – энергия связи ядра, выделяющаяся при его образовании, то соответствующая ей масса

характеризует уменьшение суммарной массы всех нуклонов при образовании ядра. Следовательно,

Энергия связи ядра, выраженная через массу атома

.

3. Ядерные силы

Силы, действующие между нуклонами в ядре и обеспечивающие существование устойчивых ядер, называются ядерными силами. Они являются особыми силами, отличными от гравитационных сил и сил электромагнитного взаимодействия. Взаимодействие между нуклонами является примером сильных взаимодействий между элементарными частицами.

Ядерные силы обладают рядом особых свойств:

1. Эти силы являются силами притяжения.

2. Ядерные силы – силы короткодействующие. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях, сравнимых с линейными размерами самих нуклонов (радиус действия ядерных сил м).

3. Они обладают свойством зарядовой независимости: ядерные силы, действующие между двумя любыми нуклонами одинаковы.

4. У них имеется свойство насыщения: каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов, а не со всеми нуклонами ядра.

5. Ядерные силы не являются центральными силами (нецентральность ядерных сил), в отличие от кулоновских и гравитационных сил, которые зависят от расстояния между частицами.

Ядерные силы детально не изучены до настоящего времени. Законченной теории ядерных сил пока не существует.

4. Естественная радиоактивность

Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра других химических элементов. Естественная радиоактивность сопровождается испусканием определенных частиц: , лучей, нуклонов, антинейтрино, электромагнитного излучения (лучи), и других частиц и осколков ядер. Естественная радиоактивность, как правило, наблюдается у тяжелых ядер элементов, располагающихся в периодической системе Менделеева за свинцом.

Состав радиоактивных , и лучей (радиоактивные излучения) установлен по их отклонению в магнитном поле. Установлено, что лучи несут положительный заряд, равный по абсолютному значению удвоенному заряду электрона, и представляют собой поток частиц ядер гелия.

лучи являются потоком быстрых электронов со скоростями, близкими к скорости света в вакууме.

лучи представляют собой жесткое электромагнитное излучение, они обладают очень большой проникающей способностью. Частоты лучей превышают частоты самых жестких рентгеновских лучей.

2. Может ли электрон двигаться в какой-либо среде со скоростью большей, чем скорость света в этой среде?

Свойства радиоактивных излучений, установленных по взаимодействию их с веществом:

а) Все радиоактивные излучения в той или иной степени обладают химическими действиями, в частности вызывают почернение фотопластинок.

б) Радиоактивные излучения вызывают ионизацию газов, а иногда – твердых и жидких тел, сквозь которые они проходят.

в) Радиоактивные излучения возбуждают люминесценцию ряда твердых и жидких тел.

Перечисленные свойства лежат в основе экспериментальных методов обнаружения и исследования радиоактивных излучений.