Физика атомного ядра

Атомное ядро состоит из элементарных частиц — протонов (p) и нейтронов (n). Протоны и нейтроны называются нуклонами.

Символ элемента:

,

где Z - зарядовое число ядра, равно числу протонов в ядре; совпадает с порядковым номером химического элемента в Периодической системе; А - массовое число, равное числу нуклонов в ядре (сумме протонов Z и нейтронов N).

Например:.

Заряд ядра: + Ze.

Поскольку атом нейтрален, заряд ядра определяет и число электронов в атоме.

В ядерной физике различают изотопы, изобары, изотоны:

• изотопы — ядра с одинаковым Z, но разными А;

• изобары — ядра с одинаковым А, но разными Z;

• изотоны — ядра с одинаковым числом нейтронов.

•

Энергия связи ядра. Дефект массы ядра

Энергия связи ядра — энергия, которую надо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны:

,

где т_р, т_п, т_я — соответственно массы протона, нейтрона и ядра; m _н = m_р + m_e — масса атома водорода; m — масса атома.

Удельная энергия связи — энергия связи, отнесенная к одному нуклону:

где А — массовое число; характеризует устойчивость (прочность) ядер: чем больше удельная энергия связи, тем устойчивее ядро.

Из рис. 11.2 следует, что легкие и тяжелые ядра менее устойчивы.

Энергетически выгодно:

1) деление тяжелых ядер на более легкие;

Легкие ядра

Тяжелые ядра

Массовое число А

²H

³He

⁶Li

⁹Be

⁸Be

⁴Нe

¹²С

¹⁶O

⁶⁰Ni

⁹⁶Mo

¹⁴⁴Nd

¹⁸³W

²³⁸U

Рис. 11.2

Легкие ядра

Тяжелые ядра

Массовое число А

²H

³He

⁶Li

⁹Be

⁸Be

⁴Нe

¹²С

¹⁶O

⁶⁰Ni

⁹⁶Mo

¹⁴⁴Nd

¹⁸³W

²³⁸U

Рис. 11.2

Дефект массы ядра:

,

где т_p, т_п, т_я — соответственно массы протона, нейтрона и ядра; Z — зарядовое число; А — массовое число.

На эту величину уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра. Энергия связи ядра:

.