«Физика атомного ядра» изучает строение

Мякишев (11кл) стр.301-375 (Физика. М. «Просвещение», 2007)
«Физика атомного ядра» изучает строение и превращение атомных ядер, используя следующие методы, - основанные на принципе «ружья» - небольшое усилие на курок – эффект значителен.  Газоразрядный счетчик Гейгера ионизируют газ между (+) и (-) - разряд за счет большого напряжения - импульсный режим за счет R.  Камера Вильсона – конденсация пара на
ионах при движении частиц.  Пузырьковая камера Глейзера – пузырьки пара на ионах.  Метод толстослойных эмульсий – ионизация бромида серебра – фотография трека.
ЕСВ,Мэв
М
I. <Основные понятия> 1. Радиоактивность – самопроизвольное превращение
ядер, сопровождаемое α, β и γ – излучением 1.1 α – ядра
1.2 β – электроны с υ ≈ С
(υ = var) 1.3 γ – электромагнитные волны с большой проникающей способностью λ = 108
1011м - следуют за рентгеновскими . 2 Запись MZ X - Х – химический элемент, М –
массовое число(Nn+Np), Z – зарядовое число ядра(заряд=Z*e). 3.Активность радиоактивного вещества(А) - число распадов радиоактивных ядер за 1 с. 4. Период полураспада – Т – это время, в течение которого распадается половина атомов. 5. Изотопы –
элементы с одинаковыми химическими свойствами (Z1 = Z2), но различаются, например,
по радиоактивности (М1  М2). Все химические элементы имеют изотопы, например,
водород имеющий молярную массу  = 1 – водород,  = 2 – дейтерий,  = 3 – тритий (последний радиоактивен). (Из-за наличия изотопов  - дробное, например, у Сℓ  =
35,5·103). 6. Нейтрон – частица, открытая в 1932году Джеймсом Чедвиком в ядерной реакции 49 Ве 24Не126С 01n , нейтрон нестабилен – через 15 минут превращается в электрон +
протон + нейтрино (частица, лишенная массы покоя в переводе с итальянского нейтрончик) масса n чуть больше массы Р. 7. Ядерная сила – сила взаимодействия между
составными частями ядра (протонами и нейтронами – нуклонами). Эта сила ≈ в 1000раз
больше Кулоновских сил. НО!! проявляется на малых расстояниях 10-12  10-13см. 8. Энергия связи – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные
нуклоны (в термоядерной реакции наоборот) энергия связи определяется через дефект
масс ∆mЯ. Если МЯ – масса ядра , mр – масса несвязанных протонов, mn – масса несвязанных нейтронов, то : ∆mЯ = r·mp + N·mn - mЯ . Энергия связи ЕСВ = ∆mЯ·С2. (Зная
ЕСВ, можно найти ∆ mЯ = ЕСВ / С2). 9. Удельная энергия связи - Еу это ЕСВ , приходящаяся на один нуклон. Еу ≈ 8МэВ/нуклон. Еу – меньше у сильно легких и сильно тяжелых
(см. рис.). 10. Доза излучения – отношение поглощенной энергии ионизирующего
излучения к массе облучаемого вещества D= E/m. 11. Коэффициент размножения
нейтронов k – отношение числа нейтронов в каком–либо «поколении» к их числу
предшествующего поколения – условие течения цепной реакции - k>1. 12. Критическая
масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная
ядерная реакция. 13. Элементарные частицы три этапа представленны : 1 – 1897 – 1932г. –
все состоит из неделимых атомов. 2 – 1932 – 1964г. – от позитрона до кварков. Элементарные
частицы превращаются друг в друга и это факт их существования. При встрече античастиц –
анигиляция – порождение других частиц или квантов. 14. Кварки – 6 неделимых частиц, из
которых строятся сильно взаимодействующие частицы. 15. Лептоны – частицы, не
участвующие в сильных взаимодействиях (электрон, 3-и сорта нейтрино, мюон и таулептон).
II. <Основные понятия> 1. Искусственные превращения ядер.
Резерфорд в 1919 году открыл в ядерной реакции.
2. «Постоянство» излучения – интенсивность излучения не зависит от температуры, Р
[Па], от того в какой химический состав входит (то есть состояние ядра не зависит от
состояния атома, молекулы). 3. Радиоактивность сопровождается выделением энергии – например 1г радия за 1час с α, β и γ – излучением 582Дж. 4. Правило смещения - 
при
α распаде MZ X  MZ 42Y  24He в результате Х «сместился» на две клетки к началу таблицы
Менделеева.  при β – распаде MZ X ZM1Y  01  - смещается на клетку в конец ;  γ – распаде смещения нет –теряется энергия и ↓ незначительно масса. 5. Основной закон радиоактивного распада – если Nо – число радиоактивных атомов в момент t = 0, а Т – пе
t
риод полураспада, то число атомов N оставшееся через время t , N = No  2 T , действиN
No
N
тельно при t1 = T ; N 1  o , при t2 = 2T ; N 2  o , при t2 = 3T ; N 3 
и т.д.
2
2 2
2 2 2
Активность А = dNрасп/dt ,где Nрасп - число распадов радиоактивных ядер, учитывая что
Nрасп = No - No  2

t
T ,
а также что 2 =
e ln 2
,запишем Nрасп = No - No
e  ln 2t / T
,
 ln 2t / T
Продифференцировав получим А = dNрасп/dt = ( - No e
)*( -ln2/T) =N*(0,694/T)
6. Ядерные реакции – называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. 6.1. Первая ядерная реакция 37 Li11H 24 He 24He .
В этой реакции энергия связи ( 24 Не )×2 меньше энергии связи 37 Li , что приводит к энергетическому выходу. Эта энергия переходит в кинетическую энергию частиц, но может
27
24
быть и с поглощением энергии. 6.2. Ядерные реакции на нейтронах 13
А 01n11
Na 24He
лучше протекают эти реакции на медленных нейтронах и их замедляют в воде. 6.3. Цепные : процесс деления за счет того, что при соударении ядро делится на осколки и FКулона > Fядерных – идет
разлет осколков. Удельная энергия связи нуклона в ядре урана 235 около 7,6 Мэв, а осколков реакции около 8,5 Мэв. Поэтому в результате реакции выделяется в расчете на один нуклон 8,57,6=0,9Мэв, а при делении одного ядра 0,9*235 = 210 Мэв = 3,2·10 -11 Дж
7 . Термоядерные реакции – реакции слияния легких ядер при очень высоких температурах.
Масса покоя ядра урана больше суммы масс покоя осколков – за счет этого выделяется энергия.
Для легких ядер все наоборот  масса покоя ядра меньше суммы масс покоя составляющих и
поэтому при объединении выделяется энергия : 12 Н 13Н 24 Не 10 n  17,6МэВ III. <Применение>
АЭС, меченые атомы в науке и практике, медицине – воздействие на злокачественную
опухоль, археология – возраст с помощью 146С .