Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
методичка по тестированию(атомная и ядерная физ...doc
Скачиваний:
21
Добавлен:
27.08.2019
Размер:
1.78 Mб
Скачать

Раздел 4. Ядерная физика и физика элементарных частиц

4.1. Радиоактивность. Состав атомных ядер.

Согласно современным представлениям атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, которые объединяются общим названием нуклоны.

1.Протон (от греч. Protos), термин был введен Резерфордом, обозначается . Он является стабильной частицей с временем жизни

лет

кг

Однако чаще всего масса элементарных частиц измеряется в МэВ

.

Таким образом, масса протона значительно больше массы электрона ( ).

Протон имеет собственный механический момент .

2. Нейтрон (от латинского Neuter – ни тот, ни другой)/

- нейтральная частица. Был предсказан теоретически, а затем обнаружен экспериментально в 1932 году английским физиком Чедвиком.

(в энергетических единицах)

.

3. Основные характеристики ядра

Заряд ядра определяется количеством протонов и характеризуется зарядовым числом Z (порядковый номер элемента в таблице Менделеева)

Число нуклонов в ядре численно равно массовому числу А.

Массовым числом называется ближайшее к массе атома целое число и выражается в а.е.м., которое равно

.

Таким образом, любой элемент таблицы Менделеева изображается в следующем виде:

n = количество нейтронов.

4. Радиус ядра атома зависит от числа содержащихся в нем нуклонов. Опыты показали, что средняя плотность нуклонов для всех ядер приблизительно одинаковы, следовательно, объем ядра ~ массовому числу, а следовательно

см.

В настоящее время принято

см

см

.

Проведенные опыты по рассеиванию -частиц на ядрах показали, что радиус действия ядерных сил больше радиуса, в котором распределены нуклоны.

Последняя формула для радиуса ядер имеет вид:

.

5. Масса ядра.

В настоящее время существует множество моделей атомных ядер, а следовательно множество формул, связывающих массы ядер с их составом. Однако в первом приближении все модели приводят к выводу, что масса ядра ~ массовому числу A

,

- постоянная величина.

Отсюда следует, что плотность ядерного вещества приблизительно одинакова для всех ядер.

Если ядро состоит из протонов и нейтронов, то масса ядра должна быть связана с их массами. Измерение масс ядер показывает, что масса ядра всегда меньше суммы масс исходных нуклонов. Разность между массой всех исходных частиц и массой ядра называется дефектом масс:

.

Это означает, что при образовании ядра часть массы исходных частиц должна передаваться окружающей среде в виде энергии, которая согласно формуле Эйнштейна - называется энергией связи. Она показывает, какую энергию необходимо затратить для расщепления ядра на составные части.

Более важной характеристикой ядра является удельная энергия связи, то есть энергия связи, приходящаяся на 1 нуклон

О казалось, что Е зависит от массового числа А.

То есть существуют ядра химических элементов, в которых велика. Это ядра с массовыми числами 50-60, для которых энергия связи около 9 Мэв.

а)

В таких ядрах протоны и нейтроны наиболее плотно упакованы, поэтому больше, чем в среднем.

б) Все точки для средней энергии связи на нуклон ложатся на гладкую кривую, за исключением ядер с магическими числами.

Они, как правило, имеют зарядовые числа , либо число нейтронов .

Существуют также ядра, у которых Z и N входят в ряд магических чисел, такие ядра назвали дважды магическими.

Это: , , , , .