76.Состав ядра. Характеристика ядра. Изотопы.

Ядро атома состоит из элементарных частиц- протонов и нейтронов.(установлено Дж. Гедвиком в1932 г.) Общее название составных частей ядра – нуклоны.

Протоны имеют положительный заряд, равный по абсолютному значению заряду электрона. Нейтроны – электрически нейтральны.

Число протонов в ядре равна атомному номеру Z, т.е. порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

Изото́пы — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре.

Перечислим основные характеристики ядер,:

• Размеры ядер.- Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров, что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома. Фемтоме́тр — единица измерения, равная 10⁻¹⁵ метра. Иногда эту единицу называют ферми,

• Энергия связи нуклонов в ядре и масса ядер.- Масса стабильных ядер меньше суммы масс входящих в ядро нуклонов, - разность этих величин и определяет энергию связи ядра E_{св. Из-за разницы в числе нейтронов изотопы элемента имеют разную массу , которая является важной характеристикой ядра. В ядерной физике массу ядер принято измерять в атомных единицах массы. Для определения массы ядра нужно из массы атома вычесть сумму масс всех электронов.}

• Спин ядер и изоспин. -Поскольку нуклоны обладают собственным механическим моментом, или спином, равным (гервь) , то и ядра должны иметь механические моменты. Кроме того, нуклоны участвуют в ядре в орбитальном движении, которое также характеризуется определённым моментом количества движения каждого нуклона. Орбитальные моменты принимают только целочисленные значения (постоянная Дирака). Все механические моменты нуклонов, как спины, так и орбитальные, суммируются алгебраически и составляют спин ядра. Как основное, так и возбужденные состояния ядер - помимо рассмотренных выше энергии, спина и четности – характеризуются квантовыми числами, которые называются изоспином.

• Спектры ядер.

• Электромагнитные моменты ядра и нуклонов

77.Ядерные силы. Их свойства и природа.

Ядерные силы – это силы притяжения, которые удерживают нуклоны (протоны и нейтроны) внутри ядра.

Ядерные силы относятся к так называемым сильным взаимодействиям и существенно отличаются по своим свойствам от электромагнитных и гравитационных. В полной мере природа ядерных сил до настоящего времени не выяснена. Даже для простейшей системы из двух нуклонов неизвестна зависимость ядерных сил от расстояния между нуклонами. Короткодействие ядерных сил и свойство насыщения, многообразие свойств ядерных сил не позволяют создать законченную теорию, подобную квантовой электродинамики для расчета свойств атомов.

Перечислим свойства ядерных сил и укажем на экспериментальные факты, подтверждающие эти свойства.

1. Огромная энергия связи нуклонов в ядре свидетельствует о том, что между нуклонами действуют силы притяжения, что подтверждается существованием стабильных ядер. Эти силы самые интенсивные в природе.

2. Уже первые опыты Резерфорда показали, что ядерные силы – короткодействующие. Это свойство ядерных сил подтверждается многочисленными данными по измерению размеров атомных ядер. Ядерные силы удерживают нуклоны на расстояниях ~ (1,2 ÷ 1,4) · см. При расстояниях между нуклонами, превышающих 2· см действие ядерных сил не обнаруживается, тогда как на расстояниях меньших 1· см, притяжение нуклонов заменяется отталкиванием.

3. На расстояниях, где между протонами действуют ядерные силы притяжения, они превосходят кулоновские силы отталкивания приблизительно в 100 раз, действие которых на этих расстояниях также очень велико. Короткодействие ядерных сил приводит к резкому разграничению областей, где действуют только дальнодействующие кулоновские силы, или только ядерные, которые подавляют кулоновские силы на малых расстояниях.

Природа ядерных сил электростатическая. При этом нейтроны на малом расстоянии образуют электростатическое поле, обеспечивающее ядерные силы связи их с протонами и нейронами в ядре атома. Такое сильное взаимодействие возможно за счёт малых размеров протона.

78. Дефект массы и энергия связи ядра.

Энергией связи называют энергию, равную работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на свободные нуклоны.

Е связи = - А

По закону сохранения энергия связи одновременно равна энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных свободных нуклонов.

79. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивность, самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно — изотоп другого элемента).

Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце.

сформулировав следующим образом:

Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии.