Склад та будова ядра. Античастинки
Елементи ядерної фізики
Ядро є центральною частиною атома, в якому практично зосереджена вся його маса та додатній електричний заряд. Атомне ядрохімічних елементів позначається символом
,
де
· Х - символ хімічного елемента,
· А - масове число,
· Z - зарядове число,
· N=(A-Z) - число нейтронів.
Ядро складається з А нуклонів, які поділяються на Z позитивно заряджених протонів та N=А-Z нейтральних частинок - нейтронів . Протон - стабільна частинка, яка є ядром найлегшого елемента - атома водню . Нейтрон - нестабільна частинка з часом життя t=12 хвилин, яка розпадається за законом
,
де - електрон, - електронне антинейтрино(див. нижче).
Заряд ядра становить Q=Ze, де - величина заряду електрона. Чисельні досліди не знайшли відмінності величини заряду протона та величини заряду електрона. Нейтрон був відкритий в 1932 році Чедвіком, а нейтральна частинка нейтрино (маленький нейтрон), що не має маси спокою, була теоретично передбачена Паулі при дослідженні b-розпаду ядра.
Ядра з однаковими зарядовими числами називаються ізотопами, з однаковими масовими числами - ізобарами, а з однаковими числами нейтронів - ізотонами. Усього відомо біля 300 стійких до радіоактивного розпаду хімічних елементів і біля 2000 природних та штучних радіоактивних ізотопів.
З класичної точки зору ядро являє сферу з радіусом
.
Густина речовини ядраскладає величину . Власний момент імпульсу ядра (спін) визначається формулою
,
Де внутрішнє спінове квантове число. Ядра з цілим І описуються статистикою Бозе-Ейнштейна, а з напівцілим значенням - статистикою Фермі-Дірака. Магнітний момент ядерних частинок вимірюється в ядерних магнетонах
,
де mp- маса протона. Власний момент імпульсу ядра зв'язаний з магнітним моментом співвідношенням , де - ядерне гіромагнітне відношення.
Фізика елементарних частинок оперує масою в одиницях енергії, яка обчислюється за формулою Ейнштейна
.
Таким чином одна атомна одиниця маси( ) відповідає одній атомній одиниці енергії 1а.о.е.=931.5016(26)МeВ , тобто
.
Таблиця 1. Основні характеристики елементарних частинок
Назва | Символ | Заряд | Спін | Магнітний момент | Маса | ||
кг | аом | МеВ | |||||
електрон | -е | 1.0012 | 0.00091 | 0,000548 | 0,511 | ||
протон | е | 2.79mя | 1.6726 | 1,007247 | 938,28 | ||
нейтрон | -1.91mя | 1.6749 | 1,008632 | 939,57 | |||
a-частинка | 2е | 6,644880 | 4,002671 | 3738,257 | |||
- магнетон Бора |
Античастинки.Елементарні частинки існують у вигляді двох античастинок. Вони мають однакові маси, спіни та час життя і різні за знаком заряди, магнітного моменту та деяких інших квантових чисел. При взаємодії дві античастинкианігілюють – зникають, породжуючи кванти поля, відповідного виду взаємодії цих частинок. Наприклад, при взаємодії електрона і його античастинки - позитрона , виникають кванти електромагнітного випромінювання надвисоких частот, які називають квантами. При взаємодії квантів із вакуумом можуть народжуватися попарно електрон та позитрон - частинка та її античастинка. При анігіляції нуклона та антинуклона виникають мезони. Таким чином анігіляція античастинок означає перехід матерії з форми речовини у форму поля.
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 607;