Физика ядра

Единицы измерения массы и энергии,
используемые в ядерной физике
1 а.е.m = 1,66 ⋅ 10-27 кг;
1 эВ = 1,6 ⋅ 10-19 Дж;
1 МэВ = 106 эВ = 1,6 ⋅ 10-13 Дж;
1 а.е.m. = 931,5 МэВ – энергетический эквивалент а.е.м.

Дефект массы и энергия связи ядра
Дефект массы:
∆m = ∣Zmp+(A-Z) mn – mя ∣ (1)
E = ∆mc2 (2)
Энергия связи – энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны

Дефект массы и энергия связи ядра

Удельная энергия связи
Удельная энергия связи – энергия связи, относящиеся к одному нуклону – (Eeв/A)
(Eeв/A) – характеризует устойчивость ядер: чем она больше, тем устойчивее ядро: зависит от А.
Максимальная энергия связи приходится на элементы с А=50 - 60

Зависимость удельной энергии связи от
массового числа

Из зависимости удельной энергии связи от массового числа А следует, что энергетически выгодными являются 2 процесса:
Деление тяжелых ядер на более легкие
Слияние (синтез) легких ядер в более тяжелые

Характеристика ядерных сил
Ядерные силы относятся к сильным взаимодействиям.
Ядерные силы – силы притяжения.
Ядерные силы – короткодействующие
r ≈ 10-15м

Характеристика ядерных сил
3) Зарядовая независимость
p-p, n-n,p-n
4) Насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов.

p ↔ n + π+

Схема опыта по обнаружению α,β и ɤ - излучений
К – свинцовый контейнер П – радиоактивный препарат
Ф – фотопластинка
В – магнитное поле ;

Закон радиоактивного распада

Графическое изображение закона радиоактивного распада

Ядерные реакции

Реакция деления ядер
В конце 30-х – начале 40-х годов ХХ века в работах ученых –
Э.Ферми (Италия); О. Гана, Ф. Штрассмана (Германия) ; О. Фриша
(Великобритания) ; Л. Мейтнер (Австрия) ; Г.Н. Флерова, К.Н.
Петржака (СССР) было показано, что в результате облучения урана
нейтронами уран распадается, образуя лантан и барий – элементы
из средней части периодической системы.

Реакция деления ядер сопровождается испусканием нейтронов и выделением энергии.
При делении урана выделяется энергия 0,85 МэВ/нуклон

Схема развития цепной реакции

Цепная реакция деления
При делении урана – 235 выделяется несколько нейтронов, что может привести к цепной ядерной реакции – ядерной реакции,
в которой частицы вызывающие реакцию, являются ее продуктами.
Цепная реакция протекает, если масса делящегося вещества больше некоторой критической.
Ценные реакции делятся на управляемые и неуправляемые.
Реакции первого типа протекают в ядерных реакторах, второго – в атомной бомбе.

Реакция синтеза
(термоядерные реакции)