Физика атома и атомного ядра

Состав атомных ядер ядра различных элементов состоят из двух частиц – протонов и нейтронов. протоновнейтронов Протон m p = 1,67262·10 –27 кг q = 1, ·10 –19 Кл нейтрон m n = 1,67493·10 –27 кг, q=0

Протоны и нейтроны называют нуклонами Общее число нуклонов называют массовым числом A: A = Z + N, Z – число протонов Ядра химических элементов обозначают символом

Например, – водород, – гелий, – кислород,

Ядра одного и того же химического элемента, различающиеся числом нейтроновназываются изотопами. – обычный водород, – дейтерий – тритий.

Энергия связи ядер Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными. Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы.

M я < Zm p + Nm n дефектом массы энергия связи ядра -энергия, выделившаяся при образовании ядра

Пример: энергия связи ядра гелия M я = 4,00260 а. е. м. 2mp + 2mn = 4, а. е. м. ΔM = 0,03038 а. е. м. E св = 28,3 МэВ. Образование всего 1 г гелия сопровождается выделением энергии порядка Дж. Примерно такая же энергия выделяется при сгорании почти целого вагона каменного угля.

Радиоактивность Свойство ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц называется радиоактивностью. У больших ядер нестабильность возникает вследствие конкуренции между притяжением нуклонов ядерными силами и кулоновским отталкиванием протонов. Не существует стабильных ядер с зарядовым числом Z > 83 и массовым числом A > 209.

Радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные. Эти три вида излучений были названы α-, β- и γ-излучениями.

-лучи - поток - частиц – ядер гелия, β-лучи – это поток электронов, γ-лучи поток γ-квантов.

Альфа-распад Самопроизвольное превращение атомного ядра с числом протонов Z и нейтронов N в другое (дочернее) ядро, содержащее число протонов Z – 2 и нейтронов N – 2. При этом испускается α-частица.

Бета-распад. Реакция распада нейтрона записывается в виде суммарная энергия протона и электрона, возникающих при распаде нейтрона, меньше энергии нейтрона возникает частица -электронное антинейтрино

При β-распаде зарядовое число Z увеличивается на единицу, а массовое число A остается неизменным. Дочернее ядро - изотоп одного из элементов, порядковый номер которого в таблице Менделеева на единицу превышает порядковый номер исходного ядра

Пример

Наряду с электронным β-распадом обнаружен так называемый позитронный β+-распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино. Позитрон – это частица-двойник электрона, отличающаяся от него только знаком заряда.

Гамма-распад. γ-радиоактивность ядер не связана с изменением внутренней структуры ядра и не сопровождается изменением зарядового или массового чисел. дочернее ядро может оказаться в некотором возбужденном состоянии и иметь избыток энергии. Переход ядра из возбужденного состояния в основное сопровождается испусканием одного или нескольких γ- квантов.

Закон радиоактивного распада, ядерные реакции- самостоятельно