Основные характеристики ядер.
Ядерная физика, занимающаяся изучением свойств и строения атомных ядер, является в настоящее время передним краем физической науки. Несмотря на то что данный раздел физики нельзя считать завершенным и в нем остается много нерешенных проблем, достижения в этой области огромны и используются в медицине, биологии, энергетике и т.д.
В предыдущей теме ядро рассматривается в целом – как массивная положительно заряженная центральная часть атома, обладающая исключительно малыми размерами (~10~13 см). Однако установлено, что ядро является сложным образованием. Оно состоит из частиц двух сортов: протонов (р) и нейтронов (n), называемых вместе нуклонами. Протон обладает положительным электрическим зарядом, численно равным заряду электрона. Масса тр покоящегося протона в 1836раз превышает массу те покоя электрона. Масса нейтрона лишь на Зте превышает тp (тп ~ 1839 те), при этом нейтроны не имеют электрического заряда. Обычно массу ядра измеряют в атомных единицах массы (а. е. м.). За 1 а. е. м. принята 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12: 1 а.е.м. = (1,66043 ± 0,00031) 10–27 кг. Заряд ядра, а следовательно и порядковый номер элемента в периодической таблице определяется числом протонов (Z), входящих в состав ядра, потому Z называется зарядовым числом. Ядра всех атомов заряжены положительно. Z может быть найден по порядковому номеру соответствующего элемента в таблице Менделеева. Полное число нуклонов в ядре А = N + Z (где N – число нейтронов) называется массовым числом. А – это целое число, ближайшее к атомной массе атома.
Для обозначения ядер используется символическая запись: . X – химический символ данного элемента. Нижний индекс у элемента означает порядковый номер Z, верхний – массовое число А. Некоторые элементы имеют несколько разновидностей, которые отличаются массовым числом, а Z для них постоянно, они называются изотопы. Например, известны четыре изотопа водорода: 1Н1 – протий, 1Н2 – дейтерий, 1Н3 – тритий, 1Н4 – четырехнуклонный водород. Самый тяжелый из естественных элементов – уран – имеет три изотопа: 92U233, 92U235, 92U238.
Элементы, у которых одинаково массовое число А и различно Z называют изобарами.Примерами ядер-изобар могут служить ядра или ,
Радиус ядра. Первые представления о размере атомного ядра были получены в опытах Резерфорда. Считалось, что ядро соответствует шару с линейным размером порядка 10–12 см. В настоящее время в ядерной физике за единицу длины принимают ферми (1 ферми=10–13 см). В этих единицах имеем
R = (1,45 ¸1,5) .
Спин ядра. Ядро характеризуют спином, который равен сумме спинов нуклонов. Спины протона и нейтрона одинаковы и, так же как у электрона, равны , где .
Спин ядра, состоящего из четного количества нуклонов, будет равен целому числу или нулю. Например, спин ядра изотопа водорода paвен , а ядра гелия – нулю. Ядро, состоящее из нечетного количества нуклонов, имеет спин, равный нечетному числу ½ . Например, спин ядра трития равен ½ , а ядра индия – 9 /2.
Магнитный момент ядра. Со спином ядра связан магнитный момент рmя. Обычно его выражают в ядерных магнетонах mя: mя= .
Магнитный момент протона приближенно равен рmр=2,79mя, а нейтрона рmn = –1, 91mя. Знак “минус” означает, что магнитный момент нейтрона ориентирован противополоңно спину.
Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 1034;