Навигация
РЕФЕРАТ
на тему:”Атомне ядро”
План
1. Основні характеристики атомних ядер (лінійні розміри, заряд, зарядове й масове числа, спін, магнітний момент)
2. Будова ядра. Нуклони, їх характеристики і взаємоперетворення. Нейтрино
3. Енергія зв’язку нуклонів у ядрі. Дефект маси. Ядерні сили і їх природа Мезони
4. Феноменологічні моделі будови атомного ядра
1. Основні характеристики атомних ядер (лінійні розміри, заряд, зарядове й масове числа, спін, магнітний момент)
В дослідах Резерфорда з розсіювання частинок на атомах важких металів вперше було встановлено існування атомних ядер. Атомне ядро кожного хімічного елемента, як і будь-який інший матеріальний об’єкт, має ряд характерних властивостей. Серед них: електричний заряд, маса, електричний і магнітний моменти, спін та ін. Розглянемо деякі характеристики атомних ядер.
Електричний заряд є однією з найважливіших характеристик атомів і ядер. Ядро атома завжди має позитивний заряд. Носіями позитивних зарядів у ядрі є протони. Носіями негативних електричних зарядів є електрони, які рухаються на значних відстанях від ядра, утворюючи електронну хмарку. Величину електричного заряду атома визначає число протонів у ядрі і число електронів у нейтральному атомі. Заряд qs = Ze, де Z – зарядове число ядра, яке дорівнює порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва.
Розподіл густини зарядів електричного заряду в ядрах вперше встановив у 1957 році Хофштадтер. Для цього були використані електрони високих енергій (до 1000 МеВ). Якщо електрон великої енергії пролітає на відстані в від ядра із зарядом Ze, то він за допомогою кулонівських сил ядра відхилиться на кут (рис. 3.1). Можна розрахувати залежність від в.
У випадку коли в = R, де R – радіус ядра, кут = max. Виходячи з експериментальних даних і проведених теоретичних розрахунків класичним квантовим методами знайдено, що позитивний заряд в ядрі розподілений з однаковою густиною по об’єму ядра. Про це свідчить рис. 3.2.
Маса ядра є наступною важливою характеристикою. Практично вся маса атомного ядра збігається з масою атома, оскільки маса електронів на оболонках дуже незначна. Масу атомів, а, відповідно, і масу ядер, визначають за допомогою відхилення іонів цих атомів при їх русі в електричному й магнітному полях. Для цих цілей Астоном сконструював прилад, який називається мас-спектрометром.
Мас-спектрометр складається із джерела іонів Д, вакуумної камери і приймача іонів П (рис. 3.3).
Іонізовані атоми попадають в поле конденсатора К, де прискорюються електричним полем
qU = 
, (3.1.1.1)
де MZ,A – маса іона; 
– швидкість іона; U – різниця потенціалів між пластинками конденсатора; q – заряд іона.
При відповідній швидкості іонізовані атоми влітають в область дії лише магнітного поля 
. В цьому випадку на такі атоми діятиме сила Лоренца
qB=
. (3.1.1.2)
Виключивши з (3.1.1) і (3.1.2) швидкість іона, одержуємо
. (3.1.1.3)
Попадання в приймач П іонів можливе лише при певній напрузі між пластинками конденсатора. Іони з різною масою попадуть в приймач при різних значеннях U.
На рис. 3.4 показано спектр атомів молібдену при їх дослідженні за допомогою мас-спектрометра.
Рис. 3.4
Висота піка визначає процентний вміст даного ізотопу в природному молібдені. Окремі піки в спектрі визначають наявність окремих ізотопів. Точність мас спектроскопічних досліджень не нижче (10-4 – 10-3)%.
В результаті проведених досліджень встановлено, що радіус атомного ядра дорівнює:
R=1.2. 10-15 ·A1/3 м, (3.1.1.4)
де А – атомна маса ядра в атомних одиницях маси.
Знаючи середній радіус атомного ядра, можна розрахувати масову густину ядерної речовини, яка не залежить від розмірів ядра і дорівнює
(3.1.1.5)
Дослідження електричного поля ядра дали можливість зробити висновок про його форму. Встановлено, що не всі ядра є сферично-симетричними, але для всіх ядер без винятку характерна осьова симетрія. Однак відомо, що осьова симетрія можлива лише у випадках, коли ядро має сферичну форму або є еліпсоїдом обертання.
Спін ядра поряд з зарядом і масою є його найважливішою характеристикою. Спіном ядра називають його повний механічний момент, який є сумою власних механічних моментів складових частинок ядра та їхніх орбітальних механічних моментів, зумовлених внутрішньоядерними рухами. Спін ядра залежить від його стану. Оскільки в будь-якому ядрі є Z- протонів і A - Z - нейтронів, спіни яких дорівнюють ½, то всі ядра з парним А мають цілий або нульовий спін, а ядра з непарним А мають завжди півцілий спін. В залежності від величини А ядра можуть бути або ферміонами (А – непарне), або бозонами (А – парне).
Магнітні моменти ядер визначають за допомогою явища магнітного резонансу. Суть цього явища полягає в резонансному поглинанні енергії високочастотного електромагнітного поля, яке відбувається при переорієнтації попередньо зорієнтованих за допомогою постійного магнітного поля магнітних моментів ядер. Вимірюють магнітні моменти ядер у ядерних магнетонах, які вводяться аналогічно магнетона Бора
(3.1.1.6)
де mp– маса протона; е – заряд протона; 
–стала Планка; 
гіромагнітне відношення.
Аналіз показує, що магнітні моменти ядер є дуже малими і експериментально їх важко виміряти. Це приводить до висновку, що нуклони в ядрі розміщуються так, що їхні спіни і магнітні моменти взаємно компенсуються.
Похожие работы
... друг от друга, поэтому их рассматривают как одну частицу — нуклон. Сильное взаимодействие действует на малых расстояниях (10-15 м) и превосходит электромагнитное и гравитационное, но оно уменьшается с увеличением расстояния. Атомное ядро любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами (сильным взаимодействием). Протон - ядро атома водорода имеет ...
... искусственно вызвали радиоактивность, создав новые радиоактивные изотопы, не наблюдаемые до этого в природе и были награждены за это выдающееся открытие Нобелевской премией.На сегодняшний день теория атомного ядра получила дальнейшее развитие, и в следующей главе рассматривается ее актуальное состояние. 2 Строение и важнейшие свойства атомных ядер 2.1 Основные свойства и строение ядра 1. Ядром ...
... . Спины возбуждённых состояний в (10) принимают, как показывает опыт, только чётные значения: 2, 4, 6,... (соответствует основному состоянию). Эти факты послужили основанием для ротационной модели несферического ядра, предложенной американским физиком Дж. Рейнуотором (1950) и развитой в работах датского физика О. Бора и американского физика Б. Моттельсона Согласно этой модели, ядро представляет ...
... энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует ничтожных транспортных расходов, что освобождает общества от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива. «Нет» атомной энергии История создания ядерного оружия. 1902 – 1903. Начало пути: А. Беккерель, Ф.Содди, Э. Резерфорд Первые сигналы о том, что внутри атомов ...
0 комментариев