Масата и енергията на ядрата
Ядрена физика и елементарни частици
В древността се е смятало, че елементарните частици на материята са атоми. Развитието на физиката е показал, че не е така. е идентифициран елементарни структура на веществото.
Ядрото простият атом - водороден атом - е единична протон. Ядрата на други атоми, са съставени от два вида частици - протони и неутрони - които се наричат нуклоните.
Протонен (р) има заряд + Е и маса m = 1.67 * 10 -27 кг. Е0 = 938.28 MeV, т.т. = 938.28 MeV / C 2 (в ядрената физика маса обикновено се изразява в единици за енергия, ги умножаване на 2 тази цел). За сравнение, електрона почивка маса ME = 0,511 MeV, следователно, т.т. = 1836 ME. ,
В неутрона (п) има заряд + Е и маса m = 1.68 * 10 -27 кг. Е0 = 939.57 MeV.
В протон и неутрон въртене е Уг.
Масовият разликата на неутрони и протон покой е 1.3 MeV, т.е. 2.5 ME. В свободно състояние, неутрона е нестабилна (радиоактивни), той спонтанно се разлага и се превръща в протон чрез излъчване на електронен (Е -) и антинеутрино (п *).
Периодът на полуразпад, т.е. времето, през което се разлага половината от първоначалния размер на неутроните е приблизително 16 минути. Крахът на схемата може да се запише по следния начин:
Имайте предвид, че масата на неутрони надвишава общото тегло на частиците отдясно на схемата на затихване за МУ 1.5 (маса неутрино е нула), следователно, на енергията, освободена по време на неутрони разпад на 0.78 MeV под формата на кинетичната енергия на частиците, образувани.
Характеристики на атомното ядро.
Един от най-важните характеристики на атомното ядро е атомен номер Z. равен на броя на протоните, които съставляват ядрото. Z определя ядрен заряд, който е равен на + Ze. както и броя на химичния елемент в периодичната система. Броят на нуклоните (т.е., общият брой протони и неутрони) в ядрото е означена с буквата А и се нарича масово число на ядро. Броят на неутроните в ядрото е равно на N = A - Z. използва за означаване на ядра символ Z A X. където X се подразбира от химически символ на елемента. Ядрото със същата Z. но различен А се наричат изотопи. Повечето химични елементи имат няколко стабилни изотопи. Например, водород има три изотопи. обикновен водород, или на 1, 1 H, тежък водород или деутерия 02 януари Н и N. 1 март тритий и деутерий срещу стабилен и радиоактивни тритий.
Известно е около 1500 ядра различаващи или Z, или А, или и двете от двете. Приблизително 1/5 от стабилни ядра, останалите радиоактивни. В природата съществуват елементи с атомен номер Z на 1-92 (с изключение на технеций и прометий), другите трансуранови елементи получени изкуствено чрез ядрени реакции. размер на ядрото съответства на размера на топката с радиус R »1.3 1/3 FM, 1, FM = 10 -11 cm.
Масата и енергията на ядрата.
сърцевина маса е винаги по-малко от сумата на масите на частиците, съдържащи се в него. Това се дължи на факта, че при комбинирането на нуклоните в ядрото се освобождава енергията на свързване на нуклоните един с друг. Енергията на покой на частицата е свързано с теглото си съотношение Е0 = MC 2. Следователно, енергията на ядрото в покой по-малка от общата енергия на noninteracting поставена върху величината на нуклоните
Тази стойност е енергията на свързване на нуклоните в ядрото. Това е работа, която трябва да се извърши, за да се разделят на ядрото в нуклоните и да ги премахнете на такова разстояние, на което те почти не взаимодействат помежду си (в този случай се смята, че кинетичната енергия на нуклоните е равна на нула в крайното състояние).
свързваща енергия на нуклон Eb / A, наречен специфичната енергия на нуклоните в ядрото. стойност
Тя се нарича маса дефект ядрена. Масовият недостатък, свързан със свързващ Dm на енергия съотношение = Eb / 2.
Пример. Енергията в ядрото на хелий атом.
Eb = (2 х 938.3 + 2 * 939.6) -3726.0 "28 MeV