Основні характеристики атомних ядер

Атомне ядро складається з елементарних частинок – протонів і нейтронів. Протон (р) має позитивний заряд, що дорівнює заряду електрона, масу спокою , спін і власний магнітний момент , де – ядерний магнетон. Нейтрон (n) – нейтральна частинка з масою спокою , спіном і власним магнітним моментом . Протони і нейтрони називають нуклонами (від латинського nukleus – ядро). Загальна кількість нуклонів в ядрі називається масовим числом А. До складу ядра входять Z протонів та N нейтронів, тому A=Z+N.

Атом з певним числом протонів і нейтронів в складі ядра називається нуклідом. Нуклід з ядром в основному стані позначають , де X – символ хімічного елемента з порядковим номером Z.

Атомне ядро характеризується зарядом Ze, де e – заряд протона, Z – зарядове число ядра.

Зарядове число Z характеризує одночасно:

- число протонів в ядрі;

- число електронів в електрично нейтральному атомі;

- порядковий номер елемента в періодичній системі Менделєєва.

Сьогодні відомі і вивчені близько 1800 ядер природних і штучних елементів, які відрізняються або Z, або A, або Z і A.

Радіус ядра визначається емпіричною формулою:

, де м.

Власний момент імпульсу ядра – спін ядра – складається із спінів нуклонів та орбітальних моментів імпульсу нуклонів. Обидві ці величини є векторними, тому спін є їх векторною сумою. Спін ядра квантується за законом:

, (1)

де І – спінове ядерне квантове число (або спін ядра), яке набуває цілі або напівцілі значення: 0, 1/2, 1, 3/2,… Ядра з парним значенням А мають цілий спін, ядра з непарним – напівцілий спін.

Масу атомів і ядер в ядерній фізиці виражають в атомних одиницях маси (а.о.м.). За атомну одиницю маси приймається 1/12 частина маси атома вуглецю . . Згідно із співвідношенням Ейнштейна масу атомів визначають також в одиницях енергії: .