ГЛАВА V.ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРАИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Содержание

Слайд 2

§1. Атомное ядро

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов – нуклонов.
Это одна

§1. Атомное ядро Ядро атома состоит из протонов и нейтронов – нуклонов.
частица в разных квантовых состояниях.

I. Нуклон

Слайд 3

§1. Атомное ядро

II. Состав ядра и его характеристики

Заряд ядра:

(Z – число протонов

§1. Атомное ядро II. Состав ядра и его характеристики Заряд ядра: (Z
в ядре – порядковый номер элемента в таблице Менделеева)

(A – массовое число, N – число нейтронов)

Масса ядра:

 

 

Пример:

 

Изотопы – ядра одного химического элемента, имеющие разную массу (разные A при одинаковом Z).

Пример:

 

Слайд 4

§1. Атомное ядро

Изобары – ядра одинаковой массы, имеющие разный заряд (разные Z

§1. Атомное ядро Изобары – ядра одинаковой массы, имеющие разный заряд (разные
при одинаковом A).

Примеры:

 

III. Размер ядра

 

 

Слайд 5

§1. Атомное ядро

IV. Спин ядра

 

V. Масса и энергия связи ядра

 

 

 

 

 

§1. Атомное ядро IV. Спин ядра V. Масса и энергия связи ядра

Слайд 6

§1. Атомное ядро

 

 

Тяжёлым ядрам энергетически выгодно делиться (атомная энергия), а лёгким – сливаться

§1. Атомное ядро Тяжёлым ядрам энергетически выгодно делиться (атомная энергия), а лёгким
(термоядерная энергия).

Примеры:

 

 

Слайд 7

§1. Атомное ядро

 

§1. Атомное ядро

Слайд 8

VI. Ядерные силы

Сильное взаимодействие

§1. Атомное ядро

VI. Ядерные силы Сильное взаимодействие §1. Атомное ядро

Слайд 9

Если поблизости от нуклона нет других сильновзаимодействующих частиц, то все испущенные нуклоном

Если поблизости от нуклона нет других сильновзаимодействующих частиц, то все испущенные нуклоном
π-мезоны поглощаются этим же нуклоном. Одиночный нуклон окружён т. н. «нуклонной шубой». Когда два нуклона сближаются и их мезонные шубы начинают соприкасаться, создаются условия для обмена виртуальными мезонами.

Частицы-переносчики – виртуальные π-мезоны.
Виртуальные частицы – частицы, испускание и поглощение которых происходит с кажущимся нарушением ЗСЭ.

 

VII. Виртуальные частицы

§1. Атомное ядро

Слайд 10

VII. Модели атомного ядра

Атомное ядро – система многих частиц. Квантовомеханическая задача многих

VII. Модели атомного ядра Атомное ядро – система многих частиц. Квантовомеханическая задача
частиц сложна для решения.

1. Капельная модель
Ядро – капля заряженной несжимаемой жидкости с очень высокой плотностью.
Эта модель позволяет вывести формулу для энергии связи ядра; обусловливает процесс деления ядер.

2. Оболочечная модель
Каждый нуклон движется в поле остальных нуклонов ядра. Энергетические уровни системы заполняются с учётом принципа Паули и группируются в оболочки.
Эта модель объясняет спины и магнитные моменты основных и возбуждённых с состояний ядер.

Полностью заполненные оболочки образуют особо устойчивые структуры:
Z, N или оба этих числа = 2, 8, 20, 50, 82, 126 – магические числа.

§1. Атомное ядро

Слайд 11

I. Закон радиоактивного распада

Радиоактивность – явление самопроизвольного распада атомных ядер с испусканием

I. Закон радиоактивного распада Радиоактивность – явление самопроизвольного распада атомных ядер с
одной или нескольких частиц. Самопроизвольно распадающиеся ядра называются радиоактивными.

 

Радиоактивность

естественная

искусственная

 

 

 

§2. Радиоактивность

Слайд 12

 

 

§2. Радиоактивность

§2. Радиоактивность

Слайд 13

Активность препарата – число ядер, распадающихся за единичный промежуток времени:

 

 

 

Удельная активность –

Активность препарата – число ядер, распадающихся за единичный промежуток времени: Удельная активность
активность в расчёте на единичную массу радиоактивного препарата:

§2. Радиоактивность

Слайд 14

Среднее время жизни τ:

 

 

II. α-распад

 

 

Пример:

§2. Радиоактивность

Среднее время жизни τ: II. α-распад Пример: §2. Радиоактивность

Слайд 15

 

§2. Радиоактивность

§2. Радиоактивность

Слайд 16

III. β-распад

 

§2. Радиоактивность

III. β-распад §2. Радиоактивность

Слайд 17

3) K-захват – захват ядром электрона K-оболочки

Пример:

β-распад – внутринуклонный, а не внутриядерный

3) K-захват – захват ядром электрона K-оболочки Пример: β-распад – внутринуклонный, а
процесс. Он обусловлен следующими процессами:

 

 

 

IV. γ-радиоактивность

γ-радиоактивность – испускание γ-квантов возбуждённым ядром при переходе его в основное состояние.

 

Спектр γ-излучения – дискретный.

§2. Радиоактивность

Слайд 18

Ядерная реакция – процесс сильного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или

Ядерная реакция – процесс сильного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или
с другим ядром, сопровождающийся преобразованием ядер:

a, b – чаще всего n, p, d, α, γ. Ядерная реакция может иметь несколько каналов, которым соответствуют разные вероятности.

I. Выход ядерной реакции

 

 

 

 

 

§3. Ядерные реакции

Слайд 19

II. Типы ядерных реакций

Пример:

Синтез трансурановых химических элементов

Здесь имеет место резонансный захват теплового

II. Типы ядерных реакций Пример: Синтез трансурановых химических элементов Здесь имеет место
нейтрона.

§3. Ядерные реакции

Слайд 20

III. Энергия реакции

 

§3. Ядерные реакции

III. Энергия реакции §3. Ядерные реакции

Слайд 21

IV. Реакция деления

Реакция типа 1 – ядро проходит через ряд промежуточных состояний.

 

 

§3.

IV. Реакция деления Реакция типа 1 – ядро проходит через ряд промежуточных состояний. §3. Ядерные реакции
Ядерные реакции

Слайд 22

V. Реакция синтеза

1) Протон-протонный цикл

2) Углеродно-азотный цикл

 

§3. Ядерные реакции

V. Реакция синтеза 1) Протон-протонный цикл 2) Углеродно-азотный цикл §3. Ядерные реакции

Слайд 23

3)

Реакция синтеза протекает в плазме.

 

 

§3. Ядерные реакции

3) Реакция синтеза протекает в плазме. §3. Ядерные реакции

Слайд 24

I. Классификация элементарных частиц

Элементарные частицы – частицы, ведущие себя как безструктрурные.

Элементарные частицы

источники

I. Классификация элементарных частиц Элементарные частицы – частицы, ведущие себя как безструктрурные.
взаимодействий

переносчики взаимодействий

 

адроны

барионы

мезоны

нуклон

гипероны

§4. Элементарные частицы

Слайд 25

II. Фундаментальные взаимодействия

§4. Элементарные частицы

II. Фундаментальные взаимодействия §4. Элементарные частицы

Слайд 26

III. Античастицы

Каждой (почти каждой) частице соответствует своя античастица.
Античастица отличается от частицы только

III. Античастицы Каждой (почти каждой) частице соответствует своя античастица. Античастица отличается от
знаками зарядов (электрического, лептонного, барионного, странности). Масса, спин и время жизни частицы и античастицы одинаковы.
Истинно нейтральная частица – та, которая совпадает со своей античастицей.

Аннигиляция – превращение пары частица-античастица в истинно нейтральные частицы.
Обратный процесс – рождение пары.
Процессы аннигиляции и рождения пары происходят с соблюдением законов сохранения.

§4. Элементарные частицы

Слайд 27

IV. Законы сохранения

§4. Элементарные частицы

IV. Законы сохранения §4. Элементарные частицы

Слайд 28

1. Лептонные заряды

§4. Элементарные частицы

Закон сохранения лептонных зарядов: для всех процессов лептонные

1. Лептонные заряды §4. Элементарные частицы Закон сохранения лептонных зарядов: для всех
заряды системы сохраняются:

Слайд 29

§4. Элементарные частицы

2. Барионный заряд

Закон сохранения барионного заряда: для всех процессов барионный

§4. Элементарные частицы 2. Барионный заряд Закон сохранения барионного заряда: для всех
заряд системы сохраняется:

Слайд 30

3. Странность

 

Странность S – квантовое число, отличное от 0 для некоторых гиперонов

3. Странность Странность S – квантовое число, отличное от 0 для некоторых
и мезонов, распадающихся за счёт слабого взаимодействия.

4. Шарм (очарование) C, красота (прелесть) b, истина t

 

Эти квантовые числа – аналог странности S.

§4. Элементарные частицы

Слайд 31

5. Изоспин

Адроны, близкие по физическим свойствам, можно разбить на группы – изотопические

5. Изоспин Адроны, близкие по физическим свойствам, можно разбить на группы –
мультиплеты.

 

 

§4. Элементарные частицы

Слайд 32

V. Стабильные и долгоживущие адроны

Мезоны

§4. Элементарные частицы

V. Стабильные и долгоживущие адроны Мезоны §4. Элементарные частицы

Слайд 33

Барионы

§4. Элементарные частицы

Барионы §4. Элементарные частицы

Слайд 34

§4. Элементарные частицы

VI. Лептоны

(Лептонные заряды указаны на слайде 28.)

§4. Элементарные частицы VI. Лептоны (Лептонные заряды указаны на слайде 28.)

Слайд 35

I. Кварки и их характеристики

Все адроны состоят из сильновзаимодействующих частиц – кварков.
Кварки

I. Кварки и их характеристики Все адроны состоят из сильновзаимодействующих частиц –
не наблюдаются в свободном состоянии – конфайнмент.

Характеристики кварков

Для всех кварков: спин s = ½, барионный заряд B = 1/3

§5. Кварковая модель адронов

Слайд 36

Антикварки отличаются от кварков знаками Q, B, S, C, b, t.

Каждый кварк

Антикварки отличаются от кварков знаками Q, B, S, C, b, t. Каждый
характеризуется ещё одним квантовым числом – цвет.
Антикварк имеет цвет, дополнительный к цвету кварка.

II. Цвет

III. Взаимодействие кварков и образование адронов

Сильное взаимодействие между кварками осуществляется через обмен глюонами.
Глюон характеризуется цветом. При испускании и поглощении глюона кварк не меняет аромат, но меняет цвет.

Мезон = кварк + антикварк

Барион = 3 кварка

Принцип бесцветности адронов: возможны только те сочетания кварков разных цветов, смесь которых бесцветна.

§5. Кварковая модель адронов

Слайд 37

Примеры:

§5. Кварковая модель адронов

Распад лептонов и кварков, несохранение ароматов и вследствие этого

Примеры: §5. Кварковая модель адронов Распад лептонов и кварков, несохранение ароматов и
нарушение закона сохранения барионного заряда, странности и др. происходит благодаря слабому взаимодействию.
Имя файла: ГЛАВА-V.ФИЗИКА-АТОМНОГО-ЯДРАИ-ЭЛЕМЕНТАРНЫХ-ЧАСТИЦ.pptx
Количество просмотров: 101
Количество скачиваний: 0