Реферат: Элементы физики ядра

Пример:

водород

дейтерий

тритий

Пример:

, ,

Пример:

, ,

Дефект массы и энергия связи ядра

Для того чтобы разделить ядро на отдельные свободные нуклоны необходимо произвести работу против ядерных сил, удерживающих нуклоны в ядре. Ясно, что эта работа .

Известно, что энергия покоя частицы связана с ее массой как . Значит, энергия покоя ядра меньше суммы энер­гий покоя свободных нуклонов, входящих в состав данного ядра, на величину работы . Из закона сохранения энергии имеем:

.

На практике используется не работа, а величина, определяемая с обратным знаком и называемая энергией связи ядра , . Тогда закон сохранения энергии можно записать в виде

.

Перепишем это выражение через массы атомов, которые содержатся в физических таблицах. Для этого добавим и вычтем к правой части предыдущего равенства массу электронов, содержащихся в атоме, т.е. :

Здесь – масса атома водорода , – масса атома. Итак,

.

В физических таблицах обычно приводятся не массы ядер, а массы т атомов. Так как на величину ,то во второй формуле первый член в квадратных скобках включает в себя массу Z электронов. Но масса атома отличается от мас­сы ядра как раз на Z электронов, поэтому вычисления по обеим формулам приво­дят к одинаковым результатам.

Величина

называется дефектом массы ядра.

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон,

,

называется удельной энергией связи нуклонов в ядре. На рис. 12.3 изображена зависимость удельной энергии связи от массового числа A .

Рис. 12.3

Сильнее всего связаны нуклоны в ядрах с массовыми числами порядка 50–60 (от Cr до Zn). Для них МэВ/нуклон. С ростом A

уменьшается. Так для урана МэВ/нуклон. Это уменьшение обусловлено тем, что с возрас­танием числа протонов в ядре увеличивается и энер­гия их кулоновского отталкивания.

Такая зависимость, изображенная на рис. 12.3, делает энергетически возможными два процесса:

1) деление тяже­лых ядер на более легкие ядра;

2) слияние (синтез) легких ядер в более тяжелые ядра.

При обоих процессах выделяется огромное количество энергии; эти процессы в настоящее время осуществлены практически (реакции деления и тер­моядерные реакции).

Радиоактивность

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних нестабильных атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц (Беккерель 1896).

Радиоактивность , наблюдающаяся у ядер, существующих в природных условиях, называется естественной .

Радиоактивность ядер, полученных посредством ядерных реакций, называется искусственной .

Виды радиоактивного излучения:

α–излучение