Заряд и масса как важнейшие характеристики ядра, его состав. Схема атома водорода, энергия связи ядра. Виды ядерных реакций: превращение, радиационный захват, рассеяние и др. Понятие естественной радиоактивности, основной закон радиоактивного распада.
Аннотация к работе
Физика атомного ядра.Z-заряд ядра определяется количеством положительных элементарных зарядов сосредоточенных в ядре. Атом в целом нейтрален и заряд ядра определяет одновременно число электронов в атоме. Распределение электронов в атоме по энергетическим оболочкам и подоболочкам существенно зависит от их общего числа в атоме. Поэтому заряд ядра в значительной мере определяет распределение электронов по их состояниям в атоме и положение элемента в периодической системе Менделеева.Ядро атома водорода называется протоном мпротона = 1,00783 а.е.м., .В 1932 г. была открыта частица названная нейтроном, обладающая массой близкой к массе протона (мнейтрона = 1,00867 а.е.м.) и не имеющая электрического заряда. Иваненко сформулировал гипотезу о протонно - нейтроном строении ядра: ядро состоит из протонов и нейтронов и их сумма равна массовому числу А.Ядерные частицы - протоны и нейтроны - прочно удерживаются внутри ядра, поэтому между ними действуют очень большие силы притяжения, способные противостоять огромным силам отталкивания между одноименно заряженными протонами. Эти особые силы, возникающие на малых расстояниях между нуклонам, называются ядерными силами. Изучение ядра показало, что действующие между нуклонами ядерные силы обладают следующими особенностями: а) это силы короткодействующие - проявляющееся на расстояниях порядка 10-15 м и резко убывающие даже при незначительном увеличения расстояния; б) ядерные силы не зависят от того, имеет ли частица (нуклон) заряд - зарядовая независимость ядерных сил. Ядерные силы, действующие между нейтроном и протоном, между двумя нейтронами, между двумя протонами равны.Изменения ядер при взаимодействии их с отдельными частицами и друг с другом принято называть ядерными реакциями.В этом случае налетевшая частица остается в ядре, но промежуточное ядро испускает какую-либо другую частицу, поэтому ядро - продукт отличается от ядра-мишени.Налетевшая частица застревает в ядре, но возбужденное ядро испускает избыточную энергию, излучая ?-фотон (используется в работе ядерных реакторов)Промежуточное ядро испускает частицу, тождественную с налетевшей, причем может быть: упругое рассеяние, при которомЕсли энергия возбуждения невелика, то разделение ядра не происходит, а ядро, потеряв избыток энергии путем испускания ? - фотона или нейтрона, возвратится в нормальное состояние (рис. Но если вносимая нейтроном энергия велика, то возбужденное ядро начинает деформироваться, в нем образуется перетяжка и в результате оно делится на два осколка, разлетающихся с огромными скоростями, при этом испускается два нейтрона (рис.Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение неустойчивых ядер одного элемента в ядра другого элемента. Испускание ядрами некоторых химических элементов ?-системы двух протонов и двух нейтронов, соединенных воедино (а-частица - ядро атома гелия ) ?-распад присущ тяжелым ядрам с А > 200 и Z > 82. При движении в веществе ?-частицы производят на своем пути сильную ионизацию атомов (ионизация - отрыв электронов от атома), действуя на них своим электрическим полем. Правило смещения для ?-распада: 2. ?-распад. а) электронный (?-): ядро испускает электрон и электронное антинейтрино б) позитронный (? ):ядро испускает позитрон и нейтрино Так как ? - частицы обладают малой массой, единичным зарядом и очень большими скоростями, то их ионизирующая способность невелика, (в 100 раз меньше, чем у ? - частиц), следовательно, проникающая способность (пробег) у ? - частиц существенно больше, чем у ? - частиц.Число распавшихся ядер DN пропорционально первоначальному числу ядер N и времени распада dt,DN~N dt. Основной закон радиоактивного распада в дифференциальной форме: Коэффициент ? называется постоянной распада для данного вида ядер. Знак "-" означает, что DN должно быть отрицательным, так как конечное число не распавшихся ядер меньше начального. следовательно, ? характеризует долю ядер, распадающихся за единицу времени, т е. определяет скорость радиоактивного распада. ? не зависит от внешних условий, а определяется лишь внутренними свойствами ядер.