Состав и характеристики атомного ядра

Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые называются нуклонами. Протон имеет положительный заряд, равный по величине заряду электрона: е = 1,6·10^-19 Кл. Нейтрон зарядом не обладает. Масса протона m_p = 1836 m_e, масса нейтрона m_n = 1839 m_e, где m_e – масса электрона. В ядерной физике массы частиц принято выражать в единицах энергии, т.к. E = mc². Т.е. ; 1 эВ = 1,6·^-19 Дж. Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом: , где Х – символ элемента, Z – атомный номер (зарядовое число), равный числу протонов в ядре и числу электронов в оболочке; А – массовое число, равное числу нуклонов в ядре, т.е. A = Z + N, где N – число нейтронов. Ядро имеет заряд Ze.

Спин ядра

Собственный момент импульса ядра или спин ядра складывается из спинов нуклонов и из орбитальных моментов импульса нуклонов и квантуется по закону , где I - спиновое ядерное квантовое число. Поскольку спин нуклона равен 1/2, то I принимает целые или полуцелые значения: 0; 1/2; 1; 3/2; … При нечетном числе нуклонов (А) I будет полу целым, а при четном – целым. Спины большинства нуклонов в ядре взаимно компенсируют друг друга, поэтому у всех ядер с четным числом протонов и нейтронов спин равен нулю. Кроме спина атомное ядро обладает магнитным моментом Р_МЯ. Магнитный момент связан со спином ядра Р_МЯ = g_ЯL_Я, где g_Я  - ядерное гиромагнитное отношение.

Ядерные силы

Между нуклонами действуют особые силы, значительно превышающие кулоновские силы отталкивания протонов. Они называются ядерными силами. Доказано, что ядерные силы намного превышают гравитационные, электрические и магнитные взаимодействия и не сводятся к ним. Эти силы относятся к классу, так называемых сильных взаимодействий. Ядерные силы обладают следующими свойствами:

1.Являются силами притяжения.

2.Являются короткодействующими – их действие проявляется только на расстоянии ≤ 10^{-15 м.}

3.Им свойственна зарядовая независимость.

4.Они зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.

5.Им свойственно насыщение, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом близких к нему нуклонов.