ОК -22 Атомное ядро. Элементарные частицы.

История открытия ядерных частиц:

● 1919г. Резерфорд - бомбардируя α – частицами B, F, Na, Al, P обнаружил элементарную частицу, имеющую наименьший положительный заряд – протон (₁р¹).

q_p = 1,6 * 10 ^-19Кл,

m_p = 1,6726 * 10 ^-27кг = 1,00728 а.е.м.

(1 а.е.м. = 1,6605655(86) * 10 ^-27кг)

Встречается в свободном состоянии в виде ядра атома водорода ₁Н¹.

● 1920г. Резерфорд предположил наличие в ядре нейтральной частицы – нейтрона.

● 1930г. Боте и Беккерель – обнаружили излучение большой проникающей способности не отклоняющееся в электрическом поле – 0 – лучи.

● 1932г. И. и Ф. Жолио – Кюри – обнаружили протоны высокой энергии при облучении парафина 0 – лучами.

● 1932г. Чедвиг (ученик Резерфорда) – доказал, что 0 – лучи это поток нейтронов (₀n¹).

q_n = 0 Кл,

m_n = 1,6749 * 10 ^-27кг = 1,00866 а.е.м.

В свободном состоянии не встречается, время жизни t ≈ 15,3мин.

Ядро атома – это центральная массивная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов.

1911Г. Резерфорд – предположил, что в центре атома находится атомное ядро масса которого в 4 * 103 больше массы всех входящих в состав атома электронов.

1913г. Мозли (ученик Резерфорда) экспериментально показал, что заряд ядра равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева (Z).

1932Г. Иваненко и Гейзенберг – «протонно – нейтронная» модель атомного ядра. Строение ядра.

● число протонов в ядре: N_p = Z;

● число нейтронов в ядре: N_n = A – Z;

● протоны и нейтроны это два состояния одной и той же частицы – нуклона (₁р¹ – нуклон в заряженном состоянии, ₀n¹ – нуклон в нейтральном состоянии).

● протоны и нейтроны удерживаются в ядре силами сильного взаимодействия – ядерными силами.

● протоны и нейтроны относятся к классу частиц – фермионов – имеющих полуцелый спин. Ядро имеет спин равный суммарному спину входящих в него нуклонов.

● взаимодействие между протонами и нейтронами осуществляется посредством квантов ядерного поля π – мезонами.

₁р¹ ₁р¹ ₀n¹ ₁р¹

₁р¹ ₁р¹ ₁р¹ ₀n¹

₀n¹ ₀n¹

₀n¹ ₀n¹

● размеры ядра зависят от числа находящихся в нём нуклонов.

R_я = r₀ A^1/3

r₀ – радиус нуклона, r₀ = 1,2 * 10 ^{– 15}м.

● строение нуклона: в центре ядро «керн»

r = 0,3 * 10 ^-15м, вокруг облако π – мезонов.

«Капельная» модель ядра.

1936Г. Френкель.

● нуклоны находятся в ядре в определённом квантовом состоянии, характеризуемым энергией.

● ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов. (Если S антипараллельны, то энергия нуклона меньше, если S параллельны – больше). На одном уровне может находиться не более двух нуклонов с одинаковой ориентацией спина (принцип Паули)

₂Не⁴

е =2 ₁р¹ ₀n¹

р =2 E

n =2 ₁р¹ ₀n¹

уровень заполнен полностью.

● нуклоны рассматриваются как «коллективные» частицы (квазичастицы). Изменение в состоянии одной ведёт к изменению в состоянии всех.