Помощничек
Главная | Обратная связь

...

Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Ядро. Элементарные частицы



Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц

Атомное ядро состоит из частиц, которые называют нуклонами – протонов и нейтронов.Нуклоны обладают внутренней структурой, включающей три более элементарные заряженные частицы – кварки. Состав ядра задается количеством нуклонов: зарядовым числом Z , равным числу протонов в ядре, и массовым числом А, равным полному числу нуклонов в ядре. Массы протонов и нейтронов примерно равны и почти в 1840 раз больше массы электрона и масса атома в основном сосредоточена в ядре. Число нейтронов в ядре равно N=A – Z. Зарядовое число совпадает с номером элемента в периодической таблице, поэтому ядра обозначаются символом этого элемента, а числа указывают слева от этого элемента . Заряд ядра равен суммарному положительному заряду протонов . На рисунке изображен нуклонный состав гипотетического ядра .

Атомы с одинаковым Z, но отличающиеся массовым числом (т.е. числом нейтронов), называются изотопами. Изотопы могут быть как стабильные, так и радиоактивные. Радиоактивные изотопы характеризуют типом радиоактивного распада ( ). Не существует стабильных изотопов для всех элементов с . У остальных элементов есть в среднем по три изотопа. На рисунке сплошной кривой показана зависимость N от Z для устойчивых ядер (пунктиром показана зависимость Z=N). Видно, что с увеличением порядкового номера в устойчивых ядрах число нейтронов явно превышает число протонов. Наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов ( и др.).

Между нуклонами действуют ядерные силы притяжения, удерживающие их в ядре не смотря на сильное (на столь малом расстоянии) кулоновское отталкивание протонов и для разделения ядра на нуклоны необходимо совершить положительную работу. Величину этой работы называют энергией связи ядра. С использованием формулы Эйнштейна для связи массы и энергии представим энергию связи ядра как

В первом приближении энергия связи пропорциональна числу нуклонов в ядре, т.е. числу . Для более точного анализа используют удельную энергию связи, определяемую как , т.е. энергия связи на нуклон. На рисунке изображена примерная зависимость от . Из графика следует, что с ростом А удельная энергия быстро возрастает( при А < 16), потом плавно растет достигая при А 60 ( в области железа) максимум 8,8 МэВ/нуклон, после чего плавно убывает до 7,6 МэВ/нуклон для ядра последнего природного элемента . Благодаря резкому росту при малых , оказывается энергетически выгодным слияние легких ядер (термоядерная энергия), а благодаря убыванию при больших энергетически выгодным оказывается деление тяжелых ядер (атомная энергия). Термоядерная энергия в расчете на один нуклон в несколько раз превышает атомную.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.