Физика / Реферат: Атомне ядро

Реферат: Атомне ядро

План

1. Основні характеристики атомних ядер (лінійні розміри, заряд, зарядове й масове числа, спін, магнітний момент)

2. Будова ядра. Нуклони, їх характеристики і взаємоперетворення. Нейтрино

3. Енергія зв’язку нуклонів у ядрі. Дефект маси. Ядерні сили і їх природаМезони

4. Феноменологічні моделі будови атомного ядра

В дослідах Резерфорда з розсіювання частинок на атомах важких металів вперше було встановлено існування атомних ядер. Атомне ядро кожного хімічного елемента, як і будь-який інший матеріальний об’єкт, має ряд характерних властивостей. Серед них: електричний заряд, маса, електричний і магнітний моменти, спін та ін. Розглянемо деякі характеристики атомних ядер.

Електричний заряд є однією з найважливіших характеристик атомів і ядер. Ядро атома завжди має позитивний заряд. Носіями позитивних зарядів у ядрі є протони. Носіями негативних електричних зарядів є електрони, які рухаються на значних відстанях від ядра, утворюючи електронну хмарку. Величину електричного заряду атома визначає число протонів у ядрі і число електронів у нейтральному атомі. Заряд q_s = Ze, де Z – зарядове число ядра, яке дорівнює порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва.

Розподіл густини зарядів електричного заряду в ядрах вперше встановив у 1957 році Хофштадтер. Для цього були використані електрони високих енергій (до 1000 МеВ). Якщо електрон великої енергії пролітає на відстані в від ядра із зарядом Z_e , то він за допомогою кулонівських сил ядра відхилиться на кут (рис. 3.1). Можна розрахувати залежність  від в.

У випадку коли в = R , де R – радіус ядра, кут  = _max . Виходячи з експериментальних даних і проведених теоретичних розрахунків класичним квантовим методами знайдено, що позитивний заряд в ядрі розподілений з однаковою густиною по об’єму ядра. Про це свідчить рис. 3.2.

Маса ядра є наступною важливою характеристикою. Практично вся маса атомного ядра збігається з масою атома, оскільки маса електронів на оболонках дуже незначна. Масу атомів, а, відповідно, і масу ядер, визначають за допомогою відхилення іонів цих атомів при їх русі в електричному й магнітному полях. Для цих цілей Астоном сконструював прилад, який називається мас-спектрометром.

Мас-спектрометр складається із джерела іонів Д, вакуумної камери і приймача іонів П (рис. 3.3).

Іонізовані атоми попадають в поле конденсатора К, де прискорюються електричним полем

qU = , (3.1.1.1)

де M_Z,A – маса іона; – швидкість іона; U – різниця потенціалів між пластинками конденсатора; q – заряд іона.

При відповідній швидкості іонізовані атоми влітають в область дії лише магнітного поля . В цьому випадку на такі атоми діятиме сила Лоренца

qB= . (3.1.1.2)

Виключивши з (3.1.1) і (3.1.2) швидкість іона, одержуємо

. (3.1.1.3)

Попадання в приймач П іонів можливе лише при певній напрузі між пластинками конденсатора. Іони з різною масою попадуть в приймач при різних значеннях U .

На рис. 3.4 показано спектр атомів молібдену при їх дослідженні за допомогою мас-спектрометра.

Рис. 3.4

Висота піка визначає процентний вміст даного ізотопу в природному молібдені. Окремі піки в спектрі визначають наявність окремих ізотопів. Точність мас спектроскопічних досліджень не нижче (10^-4 – 10^-3 )%.

В результаті проведених досліджень встановлено, що радіус атомного ядра дорівнює: