Masa și energia nucleelor

fizica nucleară și particule elementare

În cele mai vechi timpuri, se credea că particulele elementare ale materiei sunt atomi. Dezvoltarea fizica a demonstrat că nu este. structura subatomică a substanței a fost identificată.

Kernel simplu atom - un atom de hidrogen - este un singur proton. Nucleele altor atomi sunt compuse din două tipuri de particule - protoni și neutroni - care sunt numite nucleoni.

Proton (p) are o sarcină + e și masa m = 1,67 * 10 -27 kg. E0 = 938.28 MeV, punct de topire = 938.28 MeV / c2 (în fizică nucleară în masă este de obicei exprimat în unități de energie, multiplicarea acestora în acest scop 2). Pentru comparație, electronul repaus masa ME = 0,511 MeV, de aceea, mp = 1836 ME. .

Neutronul (n) are o sarcină + e și masa m = 1,68 * 10 -27 kg. E0 = 939.57 MeV.

In protoni si neutroni de centrifugare este ½.

Diferența de masă de neutroni și protoni repaus este de 1,3 MeV, adică 2.5 ME. În stare liberă, neutronul este instabil (radioactiv), se descompune spontan și se transformă într-un proton prin emiterea unui electron (e -) și un antineutrino (n *).

Timp de înjumătățire, adică timpul în care jumătate din cantitatea descompune inițială de neutroni este de aproximativ 16 min. Colapsul schemei poate fi scrisă după cum urmează:

Rețineți că masa de neutroni depășește greutatea totală a particulelor de pe partea dreaptă a schemei de descreștere pentru MU 1.5 (neutrini masa este zero), prin urmare, energia eliberată în timpul neutron dezintegrarea 0,78 MeV sub formă de energie cinetică a particulelor formate.

Caracteristicile unui nucleu atomic.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale nucleului atomic este numărul atomic Z. egal cu numărul de protoni care alcătuiesc nucleul. Z definește o sarcină nucleară, care este egală cu + Ze. precum și numărul elementului chimic din sistemul periodic. Numărul de nucleoni (adică, numărul total de protoni și neutroni) din nucleu este desemnat prin litera A și se numește număr de masă de nucleu. Numărul de neutroni din nucleu este egal cu N = A - Z. utilizat pentru a desemna simbolul miezurilor Z A X. unde X este implicat de simbolul chimic al elementului. Kernel cu același Z., dar diferite A sunt numite izotopi. Majoritatea elementelor chimice au mai mulți izotopi stabili. De exemplu, hidrogenul are trei izotopi. hidrogen obișnuit, sau la 1, 1 H, hidrogen greu sau deuteriu gerar 2 H și N. Mar. 1 tritiu și deuteriu împotriva tritiu stabil și radioactive.

Este cunoscut aproximativ 1500 de nuclee diferite sau Z, sau A, sau ambele cele două. Aproximativ 1/5 din nucleele stabile, restul radioactive. În natură, există elemente cu un număr Z atomic între 1 și 92 alineatul (excluzând techenetiu și promethium), celelalte elemente transuraniene obținute în mod artificial prin reacții nucleare. Dimensiunea nucleu corespunde dimensiunii rotula razei R »1.3 A 1/3 fm, 1, fm = 10 -11 cm.

Masa și energia nucleelor.

masa de bază este întotdeauna mai mică decât suma maselor particulelor conținute în ea. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când combinarea nucleonii din nucleu este eliberat energia de legare a nucleoni unul cu celălalt. Energia de repaus a particulei este legată de raportul de greutate E0 = mc 2. Prin urmare, energia nucleului în repaus mai mică decât energia totală a neinteractionabile sprijinindu-se pe magnitudinea nucleoni

Această valoare este energia de legare a nucleonilor din nucleu. Este de lucru care trebuie să fie efectuate în scopul de a împărți nucleul în nucleoni și eliminați-le la o astfel de distanță la care aproape nu interacționează unele cu altele (în acest caz, se crede că energia cinetică a nucleonilor este egală cu zero, în starea finală).

energia de legare per nucleon Eb / A, numită energia specifică a nucleonilor din nucleu. valoare

Se numește defect de masă nucleară. Defectul de masă asociată cu raportul Dm energia de legare = Eb / 2.

Exemplu. Energia din nucleul unui atom de heliu.

Eb = (2 * 938.3 + 2 * 939.6) -3726.0 „28 MeV