Физика атомного ядра

ядра.
Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся

масса атома и его положительный электрический заряд.
В экспериментах Резерфорда по прохождению α-частиц через металлическую фольгу было обнаружено, что атомные ядра имеют размеры порядка 10-14 ÷10-15 м, в то время как линейные размеры атомов примерно 10-10 м.

нейтронов (n), которые называются нуклонами (от лат. nucleus — ядро).

Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона.
Нейтрон не имеет электрического заряда.
Массы нуклонов:
mp=1,6726 • 10-27 кг ≈1836 me
mn=1,6749 • 10-27 кг ≈1839 me

: А=Z+N Z – число электронов, N – число нейтронов
Заряд ядра

равен величине Ze,
где е — заряд протона, Z — зарядовое число ядра (или порядковый номер химического элемента в периодической системе элементов) равное числу протонов в ядре.
Известны 107 элементов.

числом А обозначается:
Поскольку атом нейтрален, то заряд ядра определяет число

электронов в атоме, от которого зависит их распределение по состояниям в атоме, а следовательно, зависят химические свойства атома.
Изотопами называются ядра с одинаковым атомным номером Z (зарядом или числом протонов), но разными А (т.е. разным числом нейтронов). Химические свойства изотопов одинаковы.
Изобарами называются ядра с одинаковым массовым числом А, но разными Z.

единица массы (а.е.м.)
1

а.е.м. = 1 гр / NА=1,66·10-27 кг
1 а.е.м. = 931,5 МэВ.
mp=1,6726 • 10-27 кг =1,00814 а.е.м.

Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границ ядра.
Эмпирическая формула для радиуса ядра

надо совершить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны из которых

оно состоит.
Есв= [Zmp+(A-Z)mn - mя] с2
Есв= [ZmН+(A-Z)mn - mат] с2
дефект массы ядра Δm =[Zmp + (A-Z) mn] - mя
Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией :
Еуд= Есв/A

§ 10.2. Дефект массы и энергия связи ядра.

ядер на более легкие.
2. Слияние легких ядер (термоядерный синтез).
В ходе

этих процессов выделяется огромное количество энергии.

Наиболее устойчивы ядра средней части периодической таблицы (28<А<138). В этих ядрах Еуд ~8,7 Мэв/нуклон.

магнитные взаимодействия.
Свойства ядерных сил:
1) ядерные силы являются силами притяжения;
2) ядерные

силы являются короткодействующими — их действие проявляется на расстояниях < 10-15 м;

§ 10.3. Ядерные силы. Модели ядра.

нуклонами одинаково; силы имеют неэлектрическую природу;
4) ядерным силам свойственно

насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов;
5) ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов;
6) ядерные силы не являются центральными, т.е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

между поведением молекул в капле жидкости и нуклонов в ядре

— короткодействие ядерных взаимодействий, одинаковая плотность ядерного вещества в разных ядрах (несжимаемость), свойство насыщения ядерных сил.

Модели ядра

В этой модели нуклоны считаются движущимися независимо друг от

друга в усредненном центрально-симметричном поле, В соответствии с этим имеются дискретные энергетические уровни, заполняемые нуклонами с учетом принципа Паули.
Эти уровни группируются в оболочки, в каждой из которых может находиться определенное число нуклонов.

которых число протонов Z или нейтронов N равно одному из

магических чисел: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.
Дважды магические ядра, у которых магическими являются и Z и N. Дважды магических ядер известно всего пять:

,

,

,

,