Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Львівський національний університет імені Івана Франка

Практикум з ядерної фізики

для студентів фізичного факультету

Рекомендувала до друку

Вчена рада фізичного факультету

Протокол №__ від __.__.2012р.

Львів ЛНУ 2012

Практикум з ядерної фізики /  В.Б.Капустяник, Б.Я.Кулик, М.В.Партика.  Львів: Видав. центр фізичного ф-ту Львів. ун-ту, 2012. 88 с.

Викладено методики виконання тринадцяти лабораторних робіт загального практикуму з курсу ядерної фізики для студентів фізичного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка. Розглядаються основні поняття та закономірності, знання яких потрібні для виконання лабораторних завдань. Роботи знайомлять з особливостями радіоактивного розпаду ядер, взаємодії альфа-, бета- та гамма-випромінювання з речовиною та методами реєстрації ядерного випромінювання. При підготовці практикуму використаний досвід попередніх видань такого типу. Водночас у ньому враховано, що усі лабораторні роботи виконуються на цілковито оновленому, сучасному обладнанні, розгорнутому в рамках створення нової лабораторії ядерної фізики фізичного факультету. Особливістю практикуму є широке використання комп’ютерів як в процесі отримання експериментальних даних, так і їхнього опрацювання. Низка лабораторних робіт вперше впроваджена в навчальний процес студентів-фізиків.

Рецензент: професор, д-р фіз.-мат. наук А.В.Франів

Редактор Р.С.Брезвін

 Львівський національний університет імені Івана Франка, 2012

ВСТУП

Ядерна фізика вивчає властивості і структуру атомних ядер.

Основне її завдання з’ясувати природу ядерних сил, що діють між нуклонами – складовими частинками ядер, і особливості руху нуклонів у ядрі. Теоретичною основою ядерної фізики є квантова теорія, а в основі експериментальної бази лежать сучасні методи досліджень, які ґрунтуються на застосуванні різноманітних реєструючих пристроїв, у тому числі газорозрядних лічильників, камери Вільсона, іонізаційної і дифузійної камер.

Згідно з уявленнями нейтронно-протонної моделі (В.Гейзенберг, Д.Д.Іваненко, 1932 ), ядра всіх атомів хімічних елементів складаються з протонів і нейтронів. Протон (р) – це ядро атома водню з зарядом Q_p=+e=1,602189210^-19 Kл і масою m_p=1836,15152 m_e, де m_e=9,108510^-31 кг – маса електрона. Заряд нейтрона Q_n=0, а маса m_n = 1838,6562 m_e. Кількість нуклонів в ядрі A називається масовим числом ядра:

A = Z + N , (1)

де Z – кількість протонів, N – кількість нейтронів у ядрі. Число Z визначає загальний заряд ядра, що дорівнює Zе, і порядковий номер хімічного елемента, і називається атомним номером ядра.

Для позначення ядер прийнята символіка , де X – символ хімічного елемента. Ядра з однаковим Z, але різними A, називаються ізотопами. Ядра, у яких Z і A однакові, але різні періоди піврозпаду, називаються ядерними ізомерами.

Маса ядра завжди дещо менша від сумарної маси нуклонів, з яких воно складається:

M = Zm_p+(A–Z)m_n–M. (2)

Зменшення маси ядра на величину M – дефект мас – пояснюється виділенням енергії при об’єднанні нуклонів в ядро. Величина енергії, якій відповідає ця зміна маси, дорівнює

E = Mc² (3)

і називається енергією зв’язку ядра. Вона дорівнює тій енергії, яку необхідно затратити для розщеплення ядра атома на складові нейтрони і протони.