Основные данные по основам ядерной физики

Строение атома. Атом состоит из центральной части, которая называется ядром, в которой сосредоточенна вся масса атома и его положительный заряд.

Все атомные ядра состоят из элементарных частиц протонов и нейтронов, которые считаются двумя зарядовыми состояниями одной частица – нуклона.

Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон не имеет электрического заряда.

        

Х – символ химического элемента.

А(A=Z+N) – массовое число, оно равно числу нуклонов в ядре (числу протонов и нейтронов). Массовое число пишется в левом верхнем по отношению к символу элемента углу, атомный номер элемента –в левом нижнем углу.(, )

Z – атомный номер элемента, он равен числу протонов ядре.

N – число нейтронов.

Радиоактивность -- самопроизвольное превращение неустой­чивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Для радиоактивности ха­рактерно экспоненциальное уменьшение среднего числа активных ядер во времени.

Ядерные реакции — превращения атомных ядер, вы­званные их взаимодействиями с элементарными ча­стицами или друг с другом.

Ядерные реакции классифицируются:

· по энергии вызывающих их частиц - реакции при малых, средних и высоких энергиях;

· по роду участвующих в них частиц — под дей­ствием нейтронов; под действием заряженных частиц — протонов, дейтронов,α-частиц, под действием γ-квантов;

· по роду участвующих в них ядер — реакции на легких ядрах (А < 50), на средних (50 < А <100) и на тяжелых ядрах (А > 100).

Первое наблюдение превращения ядра (Резерфорд, 1919 г.):

Энергия ядерной реакции - разность кинетиче­ских энергий конечной и исходной пар, участвую­щих в реакции. Если реакция идет с поглощением энергии, она называется эндотермической, если с выделением тепла — экзотермической.

Энергия ядерной реакции

где и  — массы покоя ядра мишени и бомбарди­рующей частицы;

 и - сумма масс покоя ядра и частицы -продуктов реакции.

Если  - энергия освобожда­ется, энергетический эффект положительный, реак­ция экзотермическая.

Если — энергия поглощается, энергетический эффект отрицательный, реакция эн­дотермическая.

Энергия ядерной реакции может быть записана в виде

Где и  - кинетические энергии соответственно ядра- мишени и бомбардирующей частицы;

 и - кинетические энергии вылетающей ча­стицы и ядра — продукта реакции.

При экзотермической реакции .

При эндотермической реакции .

 

При сокращенной записи реакции порядковый но­мер атома не пишут, так как он определяется хими­ческим символом атома. В скобках на первом ме­сте ставят обозначение бомбардирующей частицы, на втором - частицы, вылетающей из составного ядра, и за скобками - химический символ ядра -продукта.

Для обозначения частиц приняты следующие сим­волы:

р — протон,

n — нейтрон,

d — дейтон,

t —тритон,

α - альфа-частица,

γ — гамма-фотон (гамма- квант);

ν - нейтрино,

-- антинейтрино.

Взаимодействие исходной пары ядро - частица мо­жет заключаться:

· в упругом рассеянии, при котором происходит
только перераспределение кинетической энер­гии соударяющихся частиц;

· в неупругом рассеянии, при котором из ядра вы­
летает частица, тождественная с налетающей на
мишень, но с меньшей энергией.

· в ядерной реакции, результатом которой явля­ется возникновение нового ядра и новой ча­стицы.

Законы сохранения, соблюдающиеся в ядерных реакциях:

а)    Законы сохранения числа нуклонов: .

б)    Законы сохранения зарядов: .