Презентация на тему Физика атомного ядра

Атомное ядро состоит из элементарных частиц —
протонов (р) и нейтронов (n), которые называются нуклонами
(от лат. nucleus — ядро).
Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона.
Нейтрон не имеет электрического заряда.
Массы нуклонов:
mp=1,6726 • 10-27 кг ≈1836 me
mn=1,6749 • 10-27 кг ≈1839 me

Общее число нуклонов в атомном ядре А называется массовым числом : А=Z+N
Z – число электронов, N – число нейтронов
Заряд ядра равен величине Ze,
где е — заряд протона, Z — зарядовое число ядра (или порядковый номер химического элемента в периодической системе элементов) равное числу протонов в ядре.
Известны 107 элементов.

Ядро химического элемента X с атомным номером Z и массовым числом А обозначается:
Поскольку атом нейтрален, то заряд ядра определяет число электронов в атоме, от которого зависит их распределение по состояниям в атоме, а следовательно, зависят химические свойства атома.
Изотопами называются ядра с одинаковым атомным номером Z (зарядом или числом протонов), но разными А (т.е. разным числом нейтронов). Химические свойства изотопов одинаковы.
Изобарами называются ядра с одинаковым массовым числом А, но разными Z.

Для измерения массы в атомной физике вводится единица – атомная единица массы (а.е.м.)
1 а.е.м. = 1 гр / NА=1,66·10-27 кг
1 а.е.м. = 931,5 МэВ.
mp=1,6726 • 10-27 кг =1,00814 а.е.м.
Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границ ядра.
Эмпирическая формула для радиуса ядра

Энергия связи ядра Есв – физическая величина, равная работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны из которых оно состоит.
Есв= [Zmp+(A-Z)mn - mя] с2
Есв= [ZmН+(A-Z)mn - mат] с2
дефект массы ядра Δm =[Zmp + (A-Z) mn] - mя
Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией :
Еуд= Есв/A
§ 10.2. Дефект массы и энергия связи ядра.

Из графика следует, что энергетически выгодны следующие процессы:
1. Деление тяжелых ядер на более легкие.
2. Слияние легких ядер (термоядерный синтез).
В ходе этих процессов выделяется огромное количество энергии.
Наиболее устойчивы ядра средней части периодической таблицы (28<А<138). В этих ядрах Еуд ~8,7 Мэв/нуклон.

Ядерные силы - это сильное взаимодействие.
Оно намного превышают гравитационные,
электрические и магнитные взаимодействия.
Свойства ядерных сил:
1) ядерные силы являются силами притяжения;
2) ядерные силы являются короткодействующими — их действие проявляется на расстояниях < 10-15 м;
§ 10.3. Ядерные силы. Модели ядра.

3) ядерным силам свойственна зарядовая независимость: притяжение между любыми двумя нуклонами одинаково; силы имеют неэлектрическую природу;
4) ядерным силам свойственно насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов;
5) ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов;
6) ядерные силы не являются центральными, т.е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

1. Капельная модель.
Эта модель основана на аналогии между поведением молекул в капле жидкости и нуклонов в ядре — короткодействие ядерных взаимодействий, одинаковая плотность ядерного вещества в разных ядрах (несжимаемость), свойство насыщения ядерных сил.
Модели ядра

Модели ядра
2. Оболочечная модель.
В этой модели нуклоны считаются движущимися независимо друг от друга в усредненном центрально-симметричном поле, В соответствии с этим имеются дискретные энергетические уровни, заполняемые нуклонами с учетом принципа Паули.
Эти уровни группируются в оболочки, в каждой из которых может находиться определенное число нуклонов.