133. Основные характеристики ядер атомов.

1.Электрический заряд ядра. Ядра всех атомов заряжены положительно. Заряд определяется числом протонов Z, входящих в состав ядра, и соответствуют порядковому номеру элемента в таблице Менделеева:

q_я = Z e,

где q_я - заряд ядра, е - положительный заряд, равный заряду электрона.

2. Масса ядра. Массу ядра выражают в атомных единицах массы (а.е.м.). За 1 а.е.м. принята 1/12 массы ядра иотопа углерода с массовым числом 12. 1 а.е.м. = (1,66043  0,00031) х 10^-27 кг.

Например: m_p = 1,00728 а.е.м.,

m_n = 1,00867 а.е.м.,

m_ = 4,00152 а.е.м.

3. Массовое число. Ближайшее к атомной массе атома целое число (А), выраженной в а.е.м. Массовое число равно числу нуклонов в ядре.

А = Z + N, где N - число нейтронов в ядре.

Обозначение ядра: Нижний индекс порядковый номер Z, верхний - массовое число А, элемента Х.

4. Радиус ядра. Радиус ядера вычисляют по приближенной формуле:

(м) или (фм) (1 фм = 10^-15м).

5. Спин ядра.- равен сумме спинов нуклонов. Спины протона и нейтрона одинаковы: . Спин ядра, состоящего из четного числа нуклонов равен целому числу или нулю. Например. спин ядра водорода равен , а ядра гелия - нулю.

Ядро, состоящее из нечетного числа нуклонов, имеет спин, равный нечетному числу . Например, спин ядра трития равен , а ядра индия .

6. Магнитный момент ядра P_mя. - выражают в ядерных магнетонах Бора _я . Магнитный момент протона ~ P_mp = 2,79 _я, нейтрона P_mn = -1,91 _я; , _я.

Знак “” означает, что магнитный момент нейтрона или ядра ориентирован противоположно спину.

Энергию, необходимая для разделения ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Е_св: Е_св = [Zm_p + Nm_n - m_я]c²

1 а.е.м. обладает энергией  931,5 МэВ, тогда:

Е_св = [Zm_p + Nm_n - m_я] 931,5,

где массы протона, нейтрона и ядра в а.е.м., а Е_св - в МэВ.

135. Пери́од полураспа́да квантовомеханической системы (частицы, ядра, атома, энергетического уровня и т. д.) — время T_½, в течение которого система распадается с вероятностью 1/2. Если рассматривается ансамбль независимых частиц, то в течение одного периода полураспада количество выживших частиц уменьшится в среднем в 2 раза. Термин применим только к экспоненциально распадающимся системам.

Не следует считать, что за два периода полураспада распадутся все частицы, взятые в начальный момент. Поскольку каждый период полураспада уменьшает число выживших частиц вдвое, за время 2T_½ останется четверть от начального числа частиц, за 3T_½ — одна восьмая и т. д. Вообще, доля выживших частиц (или, точнее, вероятность выживания p для данной частицы) зависит от времени t следующим образом:

.

Период полураспада, среднее время жизни   и константа распада   связаны следующими соотношениями, полученными из закона радиоактивного распада:

.

Поскольку  , период полураспада примерно на 30,7 % короче, чем среднее время жизни.

Иногда период полураспада называют также полупериодом распада.

На практике период полураспада определяют, измеряя активность исследуемого препарата через определенные промежутки времени. Учитывая, что активность препарата пропорциональна количеству атомов распадающегося вещества, и воспользовавшись законом радиоактивного распада, можно вычислить период полураспада данного вещества.