Ядроның негізгі қасиеттері мен құрылысы

Атомның орталық бөлігі - ядрода іс жүзінде атомның барлық делік массасы және оның оң электрлік заряды шоғырланған. Бір протоны бар сутегі атомының ядросынан басқа ядролардың барлығы нуклондардан – протон мен нейтрондардан (Иваненко-Гейзенберг моделі) тұрады.

Ядро заряды Ze-ге тең, мұнда е –протон зарядының шамасы, Z – зарядтық сан, ол Менделеевтің периодтық жүйесіндегі химилық элементтің реттік нөмірі (атомдық нөмір). Қазіргі уақытта Z-тің мәні 1-ден (сутегі) 118-ге дейінгі (юнуноктий) ядролар белгілі.

Ядродағы нуклондар санын A = N + Z массалық сан дейді, мұнда N –нейтрондар саны. Z- тері бірдей, бірақ әрбасқа массалық саны А бар ядролар, изотоптар деп аталады; А-лары бірдей, бірақ Z-тері әрбасқа ядролар - изобралар; Нейтрон сандары N бірдей ядролар- изотонда р; бұдан басқа A және Z сандары бірдей радиоактивті ядролар- изомерлер бар, олардың жартылай ыдырау периодтары әртүрлі.

Қазіргі уақытта 300-ге жуық орнықты және 2000-нан астам химиялық элементтердің радиоактивті изотоптары бар.

Ядроларды белгілеу үшін келесі _ZX^A немесе ^A _ZX, символдар қолданылады, мысалы, ₁Н¹.

Ядроның радиусы келесі эмпириялық формуламен беріледі: r = r₀A^1/3, мұндағы r₀ = (1,3-1,7)10^{-15 м. Сонымен, ядроның көлемі нуклондардың санына пропорционал, яғни, ядролық заттың тығыздығы тұрақты болады, ол шамамен 1017} кг/м³.

Ядродағы нуклондар-фермиондар. Ядроның спині – ядроның меншікті импульсының моменті , мұндағы I – ішкі (толық) спиндік кванттық сан. Ядроның спині нуклондардың санымен анықталады.

Нуклондардың меншікті магниттік моменттері бар, олар ядроның меншікті моментін анықтайды, өлшем бірлігі ядролық магнетон , m_p –протонның массасы.

Ядроның байланыс энергиясы - нуклондарды бөлуге кететін (кинетикалық энергиясыз) жұмыс. Ол еркін нуклондардың энергиясы мен олардың ядродағы энергияларының айырмасына тең.

(5.1)

мұндағы Δm – массаның ақауы, ол нуклондардың ядро құрағандағы энергияларының азаюын сыйпаттайды, с – электродинамикалық тұрақты.

(5.2)

m_p, m_n –протонның және нейтронның массалары, М_Я –ядроның массасы. Массалар массаның атомдық өлшем бірлігімен өлшенуі мүмкін.

Кей кезде ядроның және протонның массаларын атомның массасымен М_а және сутегі атомының массасымен m_H алмастырады, онда

(5.3)

меншікті байланыс энергиясының массалық санға А тәуелділігі көрсетілген. Массалық сандары 50≤А≥ 60 (Cr-Zn) аралықтағы нуклондардың байланыстары күшті екені көрініп тұр. Олар үшін Е_св = 8,7 МэВ/нуклон. Ең ауыр табиғаттық ядро үшін Е_св = 7,5 МэВ/нуклон.

Мұндай тәуелділік ауыр ядролардың бөлінуінің және жеңіл ядролардың қосылуының (синтез) энергиялық мүмкіндігін көрсетеді.