6.0 Ядро
.pdf
Содержание лекции:
•Состав атомного ядра.
•Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов.
•Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения.
•Ядерные реакции.
•Деление ядер.
•Синтез ядер.
•Детектирование ядерных излучений.
•Понятие о дозиметрии и защите.
Состав атомного ядра
|
|
|
Нуклон |
|
|
|
Протон |
p |
|
|
Нейтрон |
n |
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||
стабилен |
|
|
|
|
время жизни 900 с |
|
т = 1,6726∙10–27 кг |
(1836 т ) |
|
|
m = 1,6749∙10–27 кг (1839 т ) |
||
p |
e |
|
|
n |
e |
|
заряд +е |
|
|
|
|
заряд отсутствует |
|
|
|
|
|
|
|
|
Символ элемента |
|
Зарядовое число Z – число |
|
||
ZA X 23892 U |
|
|
|
протонов в ядре; порядковый |
|
|
|
номер в таблице Менделеева; |
Заряд ядра равен |
|
число электронов в атоме |
|
|
|
+Ze |
|
Массовое число А – число |
|
|
|
|
|
нуклонов в ядре |
1а.е.м. 121 mC1 2 1,6605 10 27 кг1,4945 10-10 Дж 931,49 М эВ
Массы элементарных частиц:
me 9,109 10 31кг 0,511 М эВ 0,00055 а.е.м. mp 1,673 10 27 кг 938,26 М эВ 1,00728 а.е.м. mn 1,675 10 27 кг 939,55 М эВ 1,00867 а.е.м. mn mp 1,3 М эВ 2,5me
Изотопы |
Изобары |
|
Изотоны |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Одинаковые Z |
Одинаковые A |
Ядра с одинаковым |
||||||||
Разные А |
Разные Z |
числом нейтронов |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
9 B, 10B, |
11B |
210Tl, |
210Pb, |
210Bi |
13C, 14N, 15O |
|||||
5 |
5 |
5 |
81 |
82 |
83 |
6 |
7 |
8 |
||
|
|
|
|
|
||||||
• Радиус ядра: |
Rя (1,3...1,5) 10 15 3 |
A, м |
||||||||
• Плотность «ядерного |
я ~ 1017 |
кг/м3 ~ 108 т/см3 |
||||||||
вещества»: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
• Земля |
RЗ 6,37 106 м сжать до r 242,6 м |
|||||||||
Дефект массы и энергия связи
• Масса любого ядра тя всегда меньше суммы масс входящих в его состав нуклонов:
mя z mp A z mn
• Дефект массы ядра:
m z mp A z mn ] mя
• Энергия связи ядра: |
|
|
|||
E m с2 [z m |
p |
A z m m ] с2 |
|
||
св |
|
|
n я |
|
|
[z m |
A z m |
|
m ] с2 |
|
|
|
Е , МэВ 931,5 т, а.е.м. |
||||
H |
n |
ат |
св |
|
|
• Удельная энергия связи: Eсв Eсв 
A
Eсв, МэВ/нуклон
Сильнее
всего
связаны нуклоны в ядрах с массовыми числами порядка
50 - 60 (т. е.
элементы от Сr до Zn )
Ядерные силы
•Ядра атомов — очень устойчивые образования, более устойчивые, чем сами атомы.
•Чтобы разделить ядро гелия на отдельные нуклоны, необходимо затратить в сотни тысяч раз больше энергии, чем для отрыва обоих его электронов от ядра.
•Между нуклонами действуют особые, ядерные, силы.
1.Это короткодействующие силы. Они действуют на расстояниях между нуклонами, порядка 10-15 м, и резко убывают при увеличении расстояния.
2.Это самые мощные силы из всех, которыми располагает природа – их называют сильными взаимодействиями.
3.Являются силами притяжения.
4.Ядерным силам свойственно насыщение. Это значит, что нуклон взаимодействует не со всеми остальными нуклонами, а лишь с ближайшими соседями.
5.Ядерным силам свойственна зарядовая независимость. Это значит, что с одинаковой по модулю силой притягиваются друг к другу и заряженные, и незаряженные частицы.
6.Ядерные силы не являются центральными, т.е. они не направлены вдоль прямой, соединяющей центры этих зарядов.
7.Зависят от взаимной ориентации спинов взаимодей-
ствующих нуклонов: p n 21H только при условии параллельной ориентации их спинов
Обменный характер ядерных сил
•Взаимодействие между нуклонами возникает вследствие обмена между ними некоторой третьей частицей
(Х. Юкава, 1935 г.).
•Эту частицу называют π-мезоном, или пионом.
• Их масса примерно в 270 раз больше массы электрона.
•Пионы бывают трех видов: положительные , отрицательные
инейтральные.
p n n n n p n p p p p n
p p p 0 p p p n n n 0 n n n