Atomic nucleu - sistem asociat neutroni și protoni
1. atomic nucleu - sistem asociat neutroni și protoni
Nucleul atomic - partea centrală și foarte compactă a atomului, care este concentrată aproape toată masa și toată sarcina electrică pozitivă.
Core exploatație aproape de Coulomb forțelor electroni într-o cantitate care compensează sarcina pozitivă este formează un atom neutru. Cele mai multe nuclee au o formă apropiată de sferică. Kernel-ul are o dimensiune de ≈ 10 -12 cm, care este de patru ordine de mărime mai mică decât mărimea atomului (10 -8 cm). Densitatea substanței în miez. - circa 230 de milioane de tone / cm3.
Nucleul atomic a fost descoperit în 1911 într-o serie de experimente pe imprastierea a-particule cu aur subțire și folie de platină formată din Cambridge (Anglia) sub conducerea lui Rutherford. Sa constatat că distribuția unghiulară a a-particulele împrăștiate de un atom este de forma
Sept. de 10 cm / sec și menținută forțele nucleare cu rază scurtă de puternic și de atracție reciprocă. Domeniul de aplicare al dimensiunii limitate a forțelor nucleare
10 -13 cm. Protonii și neutronii au o dimensiune de aproximativ 10 -13 cm și sunt considerate ca două stări diferite ale unui nucleon de particule numit. Raza miezurilor poate fi estimată aproximativ cu formula R ≈ 1.3 1/3 · 10 -13 cm, unde A - numărul de nucleoni (numărul total de protoni și neutroni) din nucleu.
Tabelul 1. Proprietățile neutroni și protoni liber
Proprietățile neutronul liber și protonul
Numărul cuantic - de spin
Spin ž = 6,58 · 10 -22 · c MeV
sarcină electrică,
qe = (1.602176487 ± 40) · 10 -19 CI
moment de dipol electric
d, e · cm
taxa baryon B
Charge raza FM
Distribuția rază
moment magnetic fm
Proiecția izospin Iz
Numerele cuantice s, c, b, t
Durata medie de viață
O interacțiune nucleară (interacțiune între nucleonii din nucleu) apare din cauza faptului că nucleonii schimbate mesoni. Această interacțiune - afișează o interacțiune puternică între cuarcul fundamentală, care constau din nucleoni și mezoni.
Lumea nucleelor este foarte diversă. Există aproximativ 3500 sâmburi, diferite unul de altul, sau numărul de protoni sau neutroni număr, sau ambele. Cele mai multe dintre ele sunt produse prin mijloace artificiale.
264 nuclee stabile, adică Ei nu suferă nici o transformări în timp spontane.
nucleus rămase sunt supuse diferite tipuri de dezintegrare radioactivă - dezintegrarea alfa (emisia de particule alfa, adică nucleul unui atom de heliu); dezintegrarea beta (emisie simultană - și electroni sau pozitroni antineutrini și neutrino și absorbție atomică cu neutrino de electroni de emisie); degradare gamma (emisie de fotoni), iar cealaltă divizie.
Cea mai simpla aproximare a distribuției materiei nucleare este distribuția Fermi (Fig. 1).
unde ρ0 - densitatea materiei nucleare în centrul nucleului, R - raza miezului (distanța de la centrul de bază, în care densitatea materiei nucleare cade de două ori), t - grosimea stratului de suprafață al nucleului (distanța la care densitatea materiei nucleare scade la 0.9ρ0 0.1ρ0).
Parametrii o și t sunt legate de 4.4a t ≈.
Fig. 1. Distribuția densității materiei nucleare.
Pentru nuclee situate în apropiere de stabilitate Valley, au fost stabilite următoarele modele:
- Distribuțiile spațiale ale protoni și neutroni din nucleu sunt practic aceleași;
- Densitatea materiei nucleare în ρ0 miezului central este aproximativ aceeași în toate nucleele și este
Fig. 2. Distribuția densității nucleelor materiei nucleare situate în apropiere de stabilitate Valley.
Fig. 3. Razele nucleilor obținute în experimentele de electroni scattering de pe nuclee.
Fig. 4. Neutron strat de bază 22 S:
ρn - densitatea distribuția spațială a neutronilor,
ρp - densitatea distribuției spațială a protonilor.
nuclee atomice in apropiere de stabilitate Valley sunt obiecte destul de compacte. Aria lor raze 1.5-3 FM pentru nucleele ușoare și 7 - 8 FM pentru cele mai grele.
Cu toate acestea, pentru nuclee de departe de vale de stabilitate, situația este diferită. Pentru unele nuclee de neutroni congestionate se observă un strat de neutroni așa-numitul - regiunea din apropierea suprafeței miezului, în care factorul de normalizare ținând cont de / Z densitatea neutron N mai mare decât densitatea de protoni - ρn> ρp (a se vedea figura 4 ..).
In nuclee usoare, cu un raport mare de N / Z a fost deschis neutron halo. Neutron halo observate în nucleele în legare care neutronul energia Bn <1 - 1.5 МэВ. Оказалось, что в гало-ядрах наряду с кором, для которого плотности распределения протонов и нейтронов с точностью до фактора Z/A совпадают, существует довольно большая область периферии ядра, в которой плотность распределения нейтронов ρn существенно больше плотности распределения ρp протонов – ρn> ρp.
Exemple de nuclee cu neutroni halo, izotopii sunt 8 El, 11 Li, 14 Be, 17 B.
Raza de neutroni nor care înconjoară miezul armătură este substanțial mai mare decât raza miezului definit de relația R ≈ 1.3 1/3 fm. Deci, pentru distribuția spațială halo nucleu 11 Li a doi neutroni halouri nucleare care formează în jurul coaja 9 Li, se extinde până în prezent că raza 11 Li nucleul este comparabil cu raza nucleară 208 Pb (Fig. 5).
Fig. 5. Distribuția densității de neutroni
un halo-nuclee 8 și 11 He Li.
De asemenea, a găsit nuclee având halo proton - 9 C, 17 F, 17 Ne.
Cele mai detaliate informații despre distribuția sarcinilor electrice și a curenților în nucleele atomice obținute în experimente pe împrăștierea de electroni rapizi pe nuclee.
Datele privind densitatea de distribuție a materiei nucleare sunt derivate din experimente pe împrăștierea hadroni de pe nuclee.