5.6 Моделі атомного ядра
Крапельна модель атомного ядра – модель Френкеля. Крапельна модель служить для якісного аналізу поділу ядер (рис. 5.4), але не пояснює стабільність ядра. Вона базується на подібності між атомним ядром та краплею рідини. Подібність проявляється в тому, що 1) в обох випадках сили, що діють між складовими частинками (нуклонами в ядрі) і молекулами в рідині), - є короткодіючими, 2) практично однакова густина речовини в різних ядрах свідчить про їх малу стисканність, як і у випадку рідин. Найбільш стабільними є ядра, в яких кількість протонів або нейтронів (або обоїх) дорівнює 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Це – магічні числа. Стабільність пояснюється оболонковою моделлю. У відповідності до оболонкової моделі існують дискретні енергетичні рівні, що заповнюються нуклонами із врахуванням принципа Паулі. Рівні групуються в оболонки, на кожній із яких певна кількість нуклонів. Повністю заповнені оболонки – найбільш стабільні.
5.7 Ядерні реакції. Компаунд ядро. Реакції поділу та синтезу
Ядерна реакція – це процес сильної взаємодії атомного ядра Х і елементарної частинки частинки, або ядра Х з іншим ядром, в результаті чого утворюється ядро Y і нова частинка b.
- рівняння реакції для легких частинок.
Компаунд ядро – це складне ядро П, яке утворилось при взаємодії із ядра Х і не дуже швидкої частинки а, що була захоплена ядром Х. Компаунд ядро знаходиться в збудженому стані і на другому етапі випускає частинку b
.
Реакції
поділу
Реакції синтезу
Ядерні реакції можуть викликати як поділ ядер важких елементів, так і поглинання нейтронів такими ядрами, в залежності від енергії частинок. Існує певна резонансна енергія, при якій нейтрони можуть дуже активно поглинатись. В цілому ж ймовірність поглинання нейтронів ядром зменшується з ростом енергії цієї частинки. Це можна пояснити тим, що чим менша швидкість нейтрона (а значить його енергія), тим більше часу він проводить в сфері дії ядерних сил, пролітаючи поблизу ядра.
При резонансному поглинанні енергія, що вноситься нейтроном в компаунд-ядро, дорівнює енергії, необхідній для переходу ядра на збуджений енергетичний рівень.
5.8 Фундаментальні взаємодії
Для порівняння і характеристики всіх видів взаємодій вводиться константа взаємодії. Це - безрозмірний параметр, який визначає ймовірність процесів, що зумовлені даним видом взаємодії.
5.8.1 Гравітаційна взаємодія
Гравітаційна взаємодія є найслабшою з усіх взаємодій.
Для гравітаційної взаємодії ця константа дорівнює
М – маса Землі.
В фізиці мікрочастинок гравітаційною взаємодією нехтують, вона є найменш вивченою.
5.8.2 Сильна взаємодія
Сильна взаємодія характерна для важких елементарних частинок (протонів, нейтронів та ін.), її ще називають ядерною.
Вона обумовлює зв’язок нуклонів в ядрі, характеризується малим радіусом дії (~10-15 м). Уже говорилось, що ядерні поля виникають завдяки спеціальним частинкам – мезонам, якими обмінюються нуклони в ядрі. Час життя таких частинок від 10-8 с до 10-16 с. Для них характерна наявність маси спокою ~ 270me, а спін s=0.
Константа взаємодії:
,
g – стала мезон-нуклонної взаємодії.
Для сильної характерним є незалежність від електричного заряду.