Jądro atomowe: budowa, masa, skład. Struktura jądra atomowego Czym jest jądro atomowe w fizyce

W latach dwudziestych fizycy nie mieli już żadnych wątpliwości co do złożoności struktury jąder atomowych odkrytych przez Rutherforda w 1911 roku. Na biorąc pod uwagę fakt wskazał na dużą liczbę różnych eksperymentów ukończonych do tego czasu, takich jak:

• odkrycie zjawiska promieniotwórczości,
• eksperymentalny dowód modelu jądrowego atomu,
• pomiar stosunku e m dla elektronu, cząstki α i cząstki H, która jest jądrem atomu wodoru,
• odkrycie sztucznej radioaktywności i reakcji jądrowych,
• pomiary ładunków jąder atomowych i wiele innych.

Jakie cząstki tworzą jądra atomów? W naszych czasach faktem jest, że jądra atomów różnych pierwiastków składają się z dwóch rodzajów cząstek, czyli neutronów i protonów. Druga z tych cząstek to atom wodoru, który stracił swój jedyny elektron. Taka cząstka została już zauważona w eksperymentach J. Thomsona w 1907 roku. Naukowiec był w stanie zmierzyć jej stosunek em.

Definicja 1

E. Rutherford w 1919 odkrył jądra atomowe wodoru w produktach rozszczepienia jąder atomowych znacznej liczby pierwiastków. Fizyk nazwał znalezioną cząstkę proton. Zasugerował, że w skład dowolnego jądra atomów wchodzą protony.

Schemat eksperymentów Rutherforda ilustruje rysunek 6. pięć . jeden .

Rysunek 6. pięć . jeden . Schemat eksperymentów Rutherforda dotyczących wykrywania protonów w produktach rozszczepienia jądrowego. K to ołowiany pojemnik z radioaktywnym źródłem cząstek α, F to metalowa folia, E to ekran pokryty siarczkiem cynku, M to mikroskop.

Urządzenie Rutherforda składało się z ewakuowanej komory z pojemnikiem DO gdzie było źródło? α -cząstki. Folia metalowa, pokazana jako F, zakrył okno aparatu. Grubość folii została dobrana w taki sposób, aby nie dopuścić do jej przenikania α -cząstki. Za oknem znajdował się ekran pokryty siarczkiem cynku, na zdjęciu 6. pięć . 1 oznaczony literą E. Korzystanie z mikroskopu m, można było zaobserwować błyski światła lub, jak się je nazywa, scyntylacje w punktach, w punktach ekranu, w które uderzają ciężkie, naładowane cząstki.

W procesie napełniania komory azotem pod niskim ciśnieniem na ekranie wykryto błyski światła. Ten fenomen zwrócił uwagę na fakt, że w warunkach eksperymentalnych występuje przepływ nieznanych cząstek, które mają zdolność przenikania przez prawie całkowite blokowanie przepływu α -folia cząsteczkowa F. Raz za razem, zdejmując ekran z okna kamery, E. Rutherford był w stanie zmierzyć średnią drogę swobodną obserwowanych cząstek w powietrzu. Otrzymana wartość okazała się w przybliżeniu równa 28 cm, co zbiegło się z oszacowaniem długości drogi cząstek H obserwowanym wcześniej przez J. Thomsona.

Za pomocą badań wpływu pól elektrycznych i magnetycznych na cząstki wybite z jąder azotu uzyskano dane dotyczące dodatniości ich ładunku elementarnego. Udowodniono również, że masa takich cząstek jest równoważna masie jąder atomów wodoru.

Następnie eksperyment przeprowadzono z wieloma innymi substancjami gazowymi. We wszystkich przeprowadzonych tego typu eksperymentach stwierdzono, że z ich jąder α - cząstki wybijają cząstki H lub protony.

Według współczesnych pomiarów ładunek dodatni protonu jest absolutnie równoważny ładunkowi elementarnemu e = 1,60217733 10 - 19 K l. Innymi słowy, modulo jest równy ujemnemu ładunkowi elektronu. W naszych czasach równość ładunków protonu i elektronu została zweryfikowana z dokładnością 10 - 22. Taka koincydencja ładunków dwóch istotnie różniących się od siebie cząstek powoduje szczere oszołomienie i do dziś pozostaje jedną z podstawowych tajemnic współczesnej fizyki.

Definicja 2

Na podstawie współczesnych pomiarów możemy stwierdzić, że masa protonu jest równa mp = 1,67262 10 - 27 kg.W warunkach fizyki jądrowej masa należąca do cząstek jest często wyrażana w jednostkach masy atomowej (amu), równa masie atomu węgla o liczbie masowej 12:

1a. np. m. \u003d 1.66057 10–27 tys.

W związku z tym m p \u003d 1, 007276 a. jeść.

Dość często wyrażenie na masę cząstki jest najwygodniejsze, gdy stosuje się równoważne wartości energii zgodnie z następującym wzorem: E = m c 2 . Ze względu na fakt, że 1 e V \u003d 1,60218 10 - 19 J, w jednostkach energii masa protonu wynosi 938,272331 M e V.

W konsekwencji eksperyment Rutherforda, który odkrył zjawisko rozszczepiania jąder azotu i innych pierwiastków układu okresowego w warunkach zderzeń szybkich cząstek α, również wykazał, że protony są częścią jąder atomowych.

W wyniku odkrycia protonów niektórzy fizycy przyjęli założenie, że nowe cząstki nie są tylko częścią jąder atomów, ale są jedynymi możliwymi ich pierwiastkami. Jednak ze względu na fakt, że stosunek ładunku jądra do jego masy nie pozostaje stały dla różnych jąder, tak jak byłoby, gdyby jądra zawierały tylko protony, założenie to uznano za nie do utrzymania. Dla cięższych jąder stosunek ten okazuje się mniejszy niż dla lekkich, z czego wynika, że ​​idąc do cięższych jąder masa jądra rośnie szybciej niż ładunek.

W 1920 r. E. Rutherford wysunął hipotezę o obecności w składzie jąder pewnej zwartej, sztywno związanej pary składającej się z elektronu i protonu. W rozumieniu naukowca wiązka ta była formacją elektrycznie obojętną jako cząstka o masie praktycznie równej masie protonu. Wymyślił również nazwę dla tej hipotetycznej cząstki, którą Rutherford chciał nazwać neutronem. Niestety ten pomysł, mimo swej urody, okazał się błędny. Stwierdzono, że elektron nie może być częścią jądra. Obliczenia mechaniki kwantowej oparte na relacji niepewności pokazują, że elektron zlokalizowany w jądrze, tj. obszar o rozmiarze R ≈ 10–13 cm, musi mieć niesamowitą energię kinetyczną, która jest o wiele rzędów wielkości większa niż energia wiązania jądra na cząsteczkę.

Idea istnienia w jądrze jakiejś ciężkiej, neutralnie naładowanej cząstki była dla Rutherforda niezwykle atrakcyjna. Naukowiec natychmiast zwrócił się do grupy swoich uczniów pod przewodnictwem J. Chadwicka z propozycją poszukiwania jej. Po 12 latach, w 1932 Chadwick spędził badanie pilotażowe promieniowanie powstające w warunkach napromieniowania berylu cząstkami α. W trakcie tego procesu odkrył, że promieniowanie to jest strumieniem neutralnych cząstek o masie prawie równej masie protonu. W ten sposób odkryto neutron. Rysunek 6. pięć . 2 przedstawia uproszczony schemat układu do wykrywania neutronów.

Rysunek 6. pięć . 2. Schemat instalacji do wykrywania neutronów.

W procesie bombardowania berylu cząsteczkami α emitowanymi przez radioaktywny polon pojawia się silne promieniowanie przenikliwe, zdolne do przejścia przez przeszkodę w postaci 10-20 cm warstwy ołowiu. Promieniowanie to zostało odkryte niemal w tym samym czasie co Chadwick, córka Marii i Piotra Curie, Irene i Frederica Joliot-Curie, ale zasugerowali, że są to promienie γ o wysokiej energii. Zauważyli, że jeśli na drodze promieniowania berylowego zamontowana jest płytka parafinowa, to zdolność jonizacyjna tego promieniowania gwałtownie wzrasta. Para udowodniła, że ​​promieniowanie berylu wybija z parafiny protony obecne w danej substancji zawierającej wodór w dużych ilościach. Wykorzystując wartość średniej swobodnej drogi protonów w powietrzu, naukowcy oszacowali energię kwantów γ, które mają zdolność do nadawania żądanej prędkości protonom w warunkach zderzenia. Uzyskana w wyniku oceny wartość energetyczna okazała się ogromna – około 50 MeV.

W 1932 J. Chadwick przeprowadził całą serię eksperymentów mających na celu kompleksowe zbadanie właściwości promieniowania powstającego podczas napromieniania berylu cząstkami α. W swoich eksperymentach Chadwick stosował różne metody badania promieniowania jonizującego.

Definicja 3

Rysunek 6. pięć . 2 zilustrowane licznik Geigera, instrument używany do wykrywania naładowanych cząstek.

Urządzenie to składa się ze szklanej rurki pokrytej od wewnątrz warstwą metalu (katody) oraz cienkiej nici biegnącej wzdłuż osi rurki (anody). Rurka jest wypełniona gazem obojętnym, zwykle argonem, pod niskim ciśnieniem. Naładowana cząsteczka w procesie poruszania się w gazie powoduje jonizację cząsteczek.

Definicja 4

Powstające w wyniku jonizacji swobodne elektrony są przyspieszane przez pole elektryczne między anodą a katodą do energii, przy których rozpoczyna się zjawisko jonizacji uderzeniowej. Pojawia się lawina jonów, a przez licznik przechodzi krótki impuls prądu rozładowania.

Definicja 5

Innym instrumentem niezwykle ważnym w badaniu cząstek jest komora mgłowa, w którym szybko naładowana cząstka pozostawia ślad lub, jak to się nazywa, ślad.

Trajektorię cząstek można sfotografować lub bezpośrednio obserwować. Podstawą działania komory mgłowej powstałej w 1912 roku jest zjawisko kondensacji pary przesyconej na jonach tworzących się w objętości roboczej komory wzdłuż trajektorii naładowanej cząstki. Dzięki komorze mgłowej możliwe staje się obserwowanie krzywizny trajektorii naładowanej cząstki w polu elektrycznym i magnetycznym.

Dowód 1

W swoich eksperymentach J. Chadwick zaobserwował ślady jąder azotu, które zderzyły się z promieniowaniem berylu w komorze mgłowej. Na podstawie tych eksperymentów naukowiec oszacował energię kwantu γ, który jest w stanie informować jądra azotu o prędkości obserwowanej w eksperymencie. Otrzymana wartość wynosiła 100 - 150 MeV.Kwanty γ emitowane przez beryl nie mogły mieć tak dużej energii. Wychodząc z tego faktu, Chadwick doszedł do wniosku, że z berylu, pod wpływem cząstek α, nie wylatują bezmasowe kwanty γ, ale raczej ciężkie cząstki. Cząsteczki te miały znaczną siłę penetracji i nie jonizowały bezpośrednio gazu w liczniku Geigera, w związku z czym były elektrycznie obojętne. W ten sposób udowodniono istnienie neutronu, cząstki przewidzianej przez Rutherforda na ponad 10 lat przed eksperymentami Chadwicka.

Definicja 6

Neutron jest cząstką elementarną. Jego przedstawienie jako zwartej pary proton-elektron, jak początkowo zakładał Rutherford, będzie błędne.

Na podstawie wyników współczesnych pomiarów możemy stwierdzić, że masa neutronu m n = 1,67493 10 - 27 kg g = 1,008665 a.u. jeść.

W jednostkach energii masa neutronu jest równoważna 939,56563 MeV.Masa neutronu jest w przybliżeniu o dwa elektrony większa niż masa protonu.

Zaraz po odkryciu neutronu rosyjski naukowiec D. D. Iwanienko wraz z niemieckim fizykiem W. Heisenbergiem wysunęli hipotezę o budowie protonowo-neutronowej jąder atomowych, co zostało w pełni potwierdzone w kolejnych badaniach.

Definicja 7

Protony i neutrony nazywają się nukleony.

Wprowadzono szereg notacji, aby scharakteryzować jądra atomowe.

Definicja 8

Liczba protonów tworzących jądro atomowe jest oznaczona symbolem Z i nazywa się numer obciążenia lub liczba atomowa(jest to numer seryjny w układzie okresowym Mendelejewa).

Ładunek jądrowy to Z e , gdzie e jest ładunkiem elementarnym. Liczba neutronów jest oznaczona symbolem N.

Definicja 9

Całkowita liczba nukleonów (tj. protonów i neutronów) nazywana jest jądrową liczbą masową A:

Definicja pojęcia izotopu

jądra pierwiastki chemiczne oznaczony symbolem X Z A , gdzie X jest symbolem chemicznym pierwiastka. Na przykład,
H 1 1 - wodór, He 2 4 - hel, C 6 12 - węgiel, O 8 16 - tlen, U 92 238 - uran.

Definicja 10

Liczba neutronów w jądrach tego samego pierwiastka chemicznego może być różna. Takie jądra nazywają się izotopy.

Większość pierwiastków chemicznych ma kilka izotopów. Na przykład wodór ma trzy z nich: H 1 1 - zwykły wodór, H 1 2 - deuter i H 1 3 - tryt. Węgiel ma 6 izotopów, tlen 3.

Pierwiastki chemiczne w naturalne warunki najczęściej są mieszaniną izotopów. Istnienie izotopów determinuje wartość masy atomowej pierwiastka naturalnego w układ okresowy Mendelejew. Na przykład względna masa atomowa naturalnego węgla wynosi 12.011.

Jeśli zauważysz błąd w tekście, zaznacz go i naciśnij Ctrl+Enter

Skład i charakterystyka jądra atomowego.

Jądro najprostszego atomu - atomu wodoru - składa się z jednej cząstki elementarnej zwanej protonem. Jądra wszystkich pozostałych atomów składają się z dwóch rodzajów cząstek elementarnych - protonów i neutronów. Cząstki te nazywane są nukleonami.

Proton . Protono (p) ma ładunek +e i masę

m p = 938,28 MeV

Dla porównania wskazujemy, że masa elektronu jest równa

m e = 0,511 MeV

Z porównania wynika, że ​​m p = 1836m e

Proton ma spin równy połowie (s= ) i własny moment magnetyczny

Jednostka momentu magnetycznego zwana magnetonem jądrowym. Z porównania mas protonu i elektronu wynika, że ​​μ i jest 1836 razy mniejszy niż magneton Bohra μ b. W konsekwencji, wewnętrzny moment magnetyczny protonu jest około 660 razy mniejszy niż moment magnetyczny elektronu.

Neutron . Neutron (n) został odkryty w 1932 roku przez angielskiego fizyka

D. Chadwicka. Ładunek elektryczny tej cząstki wynosi zero, a masa

mn = 939,57 MeV

bardzo blisko masy protonu. Różnica mas neutronów i protonów (m n – m p)

wynosi 1,3 MeV, tj. 2,5 mnie.

Neutron ma spin równy połowie (s= ) i (pomimo braku ładunku elektrycznego) własny moment magnetyczny

μn = - 1,91 μ i

(znak minus wskazuje, że kierunki wewnętrznych momentów mechanicznych i magnetycznych są przeciwne). Wyjaśnienie tego niesamowity fakt zostanie podana później.

Należy zauważyć, że stosunek wartości eksperymentalnych μ p i μ n z wysokim stopniem dokładności wynosi - 3/2. Zostało to zauważone dopiero po osiągnięciu takiej wartości teoretycznie.

W stanie swobodnym neutron jest niestabilny (radioaktywny) - samorzutnie rozpada się, zamieniając w proton i emitując elektron (e -) oraz inną cząsteczkę zwaną antyneutrinem
. Okres półtrwania (tj. czas potrzebny do rozpadu połowy pierwotnej liczby neutronów) wynosi około 12 minut. Schemat zaniku można zapisać w następujący sposób:

Masa spoczynkowa antyneutrina wynosi zero. Masa neutronu jest większa od masy protonu o 2,5 m e . W konsekwencji masa neutronu przekracza całkowitą masę cząstek pojawiających się po prawej stronie równania o 1,5 m e , tj. o 0,77 MeV. Energia ta jest uwalniana podczas rozpadu neutronu w postaci energii kinetycznej powstałych cząstek.

Charakterystyka jądra atomowego . Jedną z najważniejszych cech jądra atomowego jest liczba ładunku Z. Jest równa liczbie protonów tworzących jądro i określa jego ładunek, który jest równy + Z e . Liczba Z określa liczbę porządkową pierwiastka chemicznego w układzie okresowym Mendelejewa. Dlatego nazywana jest również liczbą atomową jądra.

Liczba nukleonów (czyli całkowita liczba protonów i neutronów) w jądrze jest oznaczona literą A i nazywana liczbą masową jądra. Liczba neutronów w jądrze wynosi N=A–Z.

Symbol używany do oznaczenia jąder

gdzie X jest symbolem chemicznym pierwiastka. W lewym górnym rogu znajduje się liczba masowa, w lewym dolnym liczba atomowa (często pomijana jest ostatnia ikona). Czasami liczba masowa jest zapisywana nie po lewej, ale po prawej stronie symbolu pierwiastka chemicznego

Jądra o tym samym Z, ale innym A nazywa się izotopy. Większość pierwiastków chemicznych ma kilka stabilnych izotopów. Na przykład tlen ma trzy stabilne izotopy:

, cyna ma dziesięć i tak dalej.

Wodór ma trzy izotopy:

- zwykły wodór, czyli prot (Z=1, N=0),

- ciężki wodór lub deuter (Z=1, N=1),

– tryt (Z=1, N=2).

Prot i deuter są stabilne, tryt jest radioaktywny.

Jądra o tej samej liczbie masowej A nazywane są izobary. Przykładem jest
I
. Jądra o tej samej liczbie neutronów N = A – Z nazywamy izotony (
,
Wreszcie istnieją jądra promieniotwórcze o tych samych Z i A, które różnią się okresem półtrwania. Nazywają się izomery. Na przykład istnieją dwa izomery jądra
, jeden z nich ma okres półtrwania 18 minut, drugi - 4,4 godziny.

Znanych jest około 1500 jąder, różniących się albo Z, albo A, albo obydwoma. Około 1/5 tych jąder jest stabilnych, reszta jest radioaktywna. Wiele jąder uzyskano sztucznie za pomocą reakcji jądrowych.

Pierwiastki o liczbie atomowej Z od 1 do 92 występują w przyrodzie, z wyjątkiem technetu (Tc, Z = 43) i prometu (Pm, Z = 61). Pluton (Pu, Z = 94), po sztucznym pozyskaniu, występował w znikomych ilościach w naturalnej mieszance mineralno-żywicznej. Pozostałe pierwiastki transuranu (tj. transuran) (cZ od 93 do 107) otrzymano sztucznie w różnych reakcjach jądrowych.

Na cześć wybitnych naukowców nazwano elementy transuranowe curium (96 Cm), einsteinium (99 Es), ferm (100 Fm) i mendelevium (101 Md). oraz M. Curie, A. Einstein, Z. Fermi i D.I. Mendelejew. Lawrencium (103 Lw) nosi imię wynalazcy cyklotronu, E. Lawrence'a. Kurchatovy (104 Ku) otrzymał swoją nazwę na cześć wybitnego fizyka I.V. Kurczatow.

Niektóre pierwiastki transuranowe, w tym kurchatovium oraz pierwiastki 106 i 107, uzyskano w Pracowni Reakcji Jądrowych Instytutu Wspólnego badania jądrowe naukowcy w Dubnej

N.N. Flerow i jego sztab.

Rozmiary rdzeni . W pierwszym przybliżeniu jądro można uznać za kulę, której promień dość dokładnie określa wzór

(fermi to nazwa jednostki długości używanej w fizyce jądrowej, równa

10 -13 cm). Ze wzoru wynika, że ​​objętość jądra jest proporcjonalna do liczby nukleonów w jądrze. Zatem gęstość materii we wszystkich jądrach jest w przybliżeniu taka sama.

Wirowanie jądra . Spiny nukleonów sumują się do powstałego spinu jądra. Spin nukleonu wynosi 1/2. Dlatego liczba kwantowa spinu jądrowego będzie połówkowa w liczba nieparzysta nukleony A i liczba całkowita lub zero dla parzystej A. Spiny jąder nie przekraczają kilku jednostek. Wskazuje to, że spiny większości nukleonów w jądrze znoszą się wzajemnie, będąc antyrównoległymi. Wszystkie parzyste jądra (tj. jądro z parzystą liczbą protonów i parzystą liczbą neutronów) mają zerowy spin.

Moment mechaniczny jądra M J dodaje się do momentu powłoki elektronowej
w całkowitym momencie pędu atomu M F , który jest określony przez liczbę kwantową F.

Oddziaływanie momentów magnetycznych elektronów i jądra prowadzi do tego, że stany atomu odpowiadają różnym wzajemnym orientacjom M J i
(tj. różne F) mają nieco inne energie. Wzajemne oddziaływanie momentów μ L i μ S określa subtelną strukturę widm. Interakcja μ J i określono nadsubtelną strukturę widm atomowych. Rozszczepienie linii widmowych odpowiadające strukturze nadsubtelnej jest tak małe (rzędu kilku setnych angstremów), że można je zaobserwować jedynie za pomocą instrumentów o najwyższej rozdzielczości.

Cechą skażenia radioaktywnego, w przeciwieństwie do skażenia innymi zanieczyszczeniami, jest to, że to nie sam radionuklid (zanieczyszczenie) ma szkodliwy wpływ na ludzi i obiekty środowiskowe, ale promieniowanie, którego jest źródłem.

Zdarzają się jednak przypadki, gdy radionuklid jest pierwiastkiem toksycznym. Na przykład po wypadku Elektrownia jądrowa w Czarnobylu w środowisko pluton 239, 242 Pu zostały wyrzucone z cząstkami paliwa jądrowego. Oprócz tego, że pluton jest emiterem alfa i stanowi poważne zagrożenie, gdy dostanie się do organizmu, sam pluton jest pierwiastkiem toksycznym.

Z tego powodu stosuje się dwie grupy wskaźników ilościowych: 1) do oceny zawartości radionuklidów oraz 2) do oceny wpływu promieniowania na obiekt.
Czynność- ilościowy pomiar zawartości radionuklidów w analizowanym obiekcie. Aktywność zależy od liczby rozpadów promieniotwórczych atomów w jednostce czasu. Jednostką aktywności SI jest Becquerel (Bq) równy jednemu rozpadowi na sekundę (1Bq = 1 rozpad/s). Czasami używana jest jednostka miary aktywności poza systemem - Curie (Ci); 1Ci = 3,7 × 1010 Bq.

Dawka promieniowania jest ilościową miarą oddziaływania promieniowania na obiekt.
Z uwagi na to, że oddziaływanie promieniowania na obiekt można oceniać na różnych poziomach: fizycznym, chemicznym, biologicznym; na poziomie poszczególnych cząsteczek, komórek, tkanek lub organizmów itp. stosuje się kilka rodzajów dawek: pochłonięty, skuteczny ekwiwalent, ekspozycja.

Aby ocenić zmianę dawki promieniowania w czasie, stosuje się wskaźnik „moc dawki”. Dawka to stosunek dawki do czasu. Na przykład moc dawki ekspozycji zewnętrznej z naturalnych źródeł promieniowania w Rosji wynosi 4-20 μR/h.

Główny standard dla ludzi - główny limit dawki (1 mSv / rok) - jest wprowadzany w jednostkach skutecznej dawki równoważnej. Istnieją normy w jednostkach działalności, poziomach zanieczyszczenia gruntu, VDU, GWP, SanPiN itp.

Struktura jądra atomowego.

Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która zachowuje wszystkie swoje właściwości. W swojej strukturze atom jest złożonym układem składającym się z dodatnio naładowanego jądra o bardzo małych rozmiarach (10 -13 cm) znajdującego się w centrum atomu i ujemnie naładowanych elektronów obracających się wokół jądra po różnych orbitach. Ujemny ładunek elektronów jest równy dodatniemu ładunkowi jądra, podczas gdy ogólnie okazuje się, że jest elektrycznie obojętny.

Jądra atomowe składają się z nukleony - protony jądrowe ( Z- liczba protonów) i neutronów jądrowych (N to liczba neutronów). Protony i neutrony „jądrowe” różnią się od cząstek w stanie swobodnym. Na przykład wolny neutron, w przeciwieństwie do związanego w jądrze, jest niestabilny i zamienia się w proton i elektron.

Liczba nukleonów Am (liczba masowa) jest sumą liczby protonów i neutronów: Am = Z + N.

Proton - elementarna cząstka dowolnego atomu ma ładunek dodatni równy ładunkowi elektronu. Liczba elektronów w powłoce atomu zależy od liczby protonów w jądrze.

Neutron - inny rodzaj cząstek jądrowych wszystkich pierwiastków. Nie ma go tylko w jądrze lekkiego wodoru, który składa się z jednego protonu. Nie ma ładunku i jest elektrycznie obojętny. W jądrze atomowym neutrony są stabilne, podczas gdy w stanie wolnym są niestabilne. Liczba neutronów w jądrach atomów tego samego pierwiastka może się zmieniać, więc liczba neutronów w jądrze nie charakteryzuje pierwiastka.

Nukleony (protony + neutrony) są utrzymywane wewnątrz jądra atomowego przez jądrowe siły przyciągania. siły nuklearne 100 razy silniejsze niż siły elektromagnetyczne i dlatego utrzymuje podobnie naładowane protony wewnątrz jądra. Siły jądrowe przejawiają się tylko w bardzo małych odległościach (10 -13 cm), stanowią potencjalną energię wiązania jądra, która częściowo uwalniana podczas niektórych przemian przechodzi w energię kinetyczną.

W przypadku atomów różniących się składem jądra stosuje się nazwę „nuklidy”, a dla atomów promieniotwórczych - „radionuklidy”.

Nuklidy nazywamy atomy lub jądra o określonej liczbie nukleonów i danym ładunku jądra (oznaczenie nuklidu A X).

Nuklidy o tej samej liczbie nukleonów (Am = const) nazywamy izobary. Na przykład nuklidy 96 Sr, 96 Y, 96 Zr należą do szeregu izobar o liczbie nukleonów Am = 96.

Nuklidy o tej samej liczbie protonów (Z= const) są nazywane izotopy. Różnią się tylko liczbą neutronów, dlatego należą do tego samego pierwiastka: 234 U , 235 jedn., 236 jedn , 238 U .

izotopy- nuklidy o tej samej liczbie neutronów (N = Am -Z = const). Nuklidy: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca należą do szeregu izotopów z 20 neutronami.

Izotopy są zwykle oznaczane jako Z X M, gdzie X jest symbolem pierwiastka chemicznego; M to liczba masowa równa sumie liczby protonów i neutronów w jądrze; Z to liczba atomowa lub ładunek jądra, równy liczbie protonów w jądrze. Ponieważ każdy pierwiastek chemiczny ma swoją stałą liczbę atomową, zwykle pomija się go i ogranicza się do zapisania tylko liczby masowej, na przykład: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr, itd.

Atomy jądra, które mają te same liczby masowe, ale różne ładunki, a w konsekwencji różne właściwości, nazywane są „izobarami”, na przykład jeden z izotopów fosforu ma liczbę masową 32 - 15 Р 32, jeden z izotopów siarki ma taką samą liczbę masową - 16 S 32 .

Nuklidy mogą być stabilne (jeśli ich jądra są stabilne i nie ulegają rozkładowi) lub niestabilne (jeśli ich jądra są niestabilne i ulegają zmianom, które ostatecznie zwiększają stabilność jądra). Niestabilne jądra atomowe, które mogą samorzutnie się rozpadać, nazywane są radionuklidy. Zjawisko spontanicznego rozpadu jądra atomu, któremu towarzyszy emisja cząstek i (lub) promieniowanie elektromagnetyczne, nazywa się radioaktywność.

W wyniku rozpadu promieniotwórczego może powstać zarówno stabilny, jak i promieniotwórczy izotop, który z kolei samorzutnie się rozpada. Takie łańcuchy pierwiastków promieniotwórczych połączone serią przemian jądrowych nazywa się rodziny radioaktywne.

Obecnie IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej) oficjalnie nazwała 109 pierwiastków chemicznych. Spośród nich tylko 81 ma stabilne izotopy, z których najcięższym jest bizmut. (Z= 83). Tylko dla pozostałych 28 elementów izotopy radioaktywne i uran (u~ 92) jest najcięższym pierwiastkiem występującym w przyrodzie. Największy z naturalnych nuklidów zawiera 238 nukleonów. Łącznie udowodniono obecnie istnienie około 1700 nuklidów tych 109 pierwiastków, przy czym liczba znanych izotopów poszczególnych pierwiastków waha się od 3 (dla wodoru) do 29 (dla platyny).

.
W niektórych rzadkich przypadkach mogą powstawać krótko żyjące atomy egzotyczne, w których inne cząstki służą jako jądro zamiast nukleonu.

Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą ładunku Z (\ Displaystyle Z)- liczba ta jest równa liczbie porządkowej pierwiastka, do którego należy atom, w tablicy  (Układ okresowy pierwiastków) Mendelejewa. Liczba protonów w jądrze determinuje strukturę powłoki elektronowej obojętnego atomu, a tym samym właściwości chemiczne odpowiedniego pierwiastka. Liczba neutronów w jądrze nazywana jest its liczba izotopowa N (\styl wyświetlania N). Jądra o tej samej liczbie protonów i różnej liczbie neutronów nazywane są izotopami. Jądra o tej samej liczbie neutronów, ale różnej liczbie protonów nazywane są izotonami. Pojęcia izotop i izoton są również używane w odniesieniu do atomów zawierających wskazane jądra, a także do charakteryzowania niechemicznych odmian jednego pierwiastka chemicznego. Całkowita liczba nukleonów w jądrze nazywana jest liczbą masową A (\styl wyświetlania A) (A = N + Z (\displaystyle A=N+Z)) i jest w przybliżeniu równa średniej masie atomu wskazanej w układzie okresowym. Nuklidy o tej samej liczbie masowej, ale różnym składzie protonowo-neutronowym, nazywane są izobarami.

Jak każdy układ kwantowy, jądra mogą znajdować się w metastabilnym stanie wzbudzonym, a w niektórych przypadkach czas życia takiego stanu liczony jest w latach. Takie stany wzbudzone jąder nazywane są izomerami jądrowymi.

Encyklopedyczny YouTube

1 / 5

✪ Budowa jądra atomowego. siły nuklearne

✪ Siły jądrowe Energia wiązania cząstek w jądrze Rozszczepienie jądra uranu Reakcja łańcuchowa

✪ Reakcje jądrowe

✪ Fizyka jądrowa - Struktura jądra atomu v1

✪ JAK DZIAŁA BOMBA ATOMOWA „TŁUSZCZ”

Napisy na filmie obcojęzycznym

Historia

Rozpraszanie naładowanych cząstek można wyjaśnić zakładając atom, który składa się z centralnego ładunku elektrycznego skoncentrowanego w punkcie i otoczonego równomiernym sferycznym rozkładem przeciwnych elektryczności o równej wielkości. Przy takiej budowie atomu cząstki α- i β, gdy przechodzą w bliskiej odległości od środka atomu, doświadczają dużych odchyleń, chociaż prawdopodobieństwo takiego odchylenia jest niewielkie.

W ten sposób Rutherford odkrył jądro atomowe, od tego momentu rozpoczęła się fizyka jądrowa, badająca strukturę i właściwości jąder atomowych.

Po odkryciu stabilnych izotopów pierwiastków, jądru najlżejszego atomu przypisano rolę cząstki strukturalnej wszystkich jąder. Od 1920 r. jądro atomu wodoru ma oficjalny termin - proton. W 1921 roku Lisa Meitner zaproponowała pierwszy protonowo-elektronowy model budowy jądra atomowego, zgodnie z którym składa się on z protonów, elektronów i cząstek alfa: 96 . Jednak w 1929 roku doszło do „katastrofy azotowej” - V. Heitler i G. Herzberg ustalili, że jądro atomu azotu podlega statystyce Bosego - Einsteina, a nie statystyce Fermiego - Diraca, jak przewidywał proton- model elektronowy: 374. Tym samym model ten wszedł w konflikt z wynikami eksperymentalnymi pomiarów spinów i momentów magnetycznych jąder. W 1932 James Chadwick odkrył nową elektrycznie obojętną cząstkę zwaną neutronem. W tym samym roku Iwanenko i niezależnie Heisenberg wysunęli hipotezę dotyczącą struktury protonowo-neutronowej jądra. Później, wraz z rozwojem fizyki jądrowej i jej zastosowań, hipoteza ta została w pełni potwierdzona.

Teorie budowy jądra atomowego

W procesie rozwoju fizyki stawiano różne hipotezy dotyczące budowy jądra atomowego; jednak każda z nich jest w stanie opisać tylko ograniczony zestaw właściwości jądrowych. Niektóre modele mogą się wzajemnie wykluczać.

Najbardziej znane to:

• Drop model nucleus - zaproponowany w 1936 r. przez Niels Bohra.
• Muszla model jądro - zaproponowane w latach 30. XX wieku.
• Uogólniony model Bohra-Mottelsona
• Model jądra klastra
• Model asocjacji nukleonów
• Model rdzenia nadciekłego
• Statystyczny model jądra

Fizyka nuklearna

Ładunki jąder atomowych po raz pierwszy określił Henry Moseley w 1913 roku. Naukowiec zinterpretował swoje obserwacje eksperymentalne przez zależność długości fali promieniowania rentgenowskiego od pewnej stałej Z (\ Displaystyle Z), zmieniając się o jeden z pierwiastka na pierwiastek i równy jeden dla wodoru:

1 / λ = a Z − b (\displaystyle (\sqrt (1/\lambda))=aZ-b), gdzie

A (\styl wyświetlania a) I b (\styl wyświetlania b)- stały.

Z czego Moseley wywnioskował, że znaleziona w jego eksperymentach stała atomowa, która określa długość fali charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego i pokrywa się z numerem seryjnym pierwiastka, może być jedynie ładunkiem jądra atomowego, który stał się znany jako prawo (Moseley) .

Waga

Ze względu na różnicę w liczbie neutronów A - Z (\ Displaystyle A-Z) izotopy pierwiastka mają różne masy M (A , Z) (\displaystyle M(A,Z)), co jest ważną cechą jądra. W fizyce jądrowej masę jąder zwykle mierzy się w atomowych jednostkach masie ( ale. jeść.), dla jednego np. weź 1/12 masy nuklidu 12C. Należy zauważyć, że standardowa masa, która jest zwykle podawana dla nuklidu, jest masą neutralnego atomu. Aby określić masę jądra, należy od masy atomu odjąć sumę mas wszystkich elektronów (dokładniejszą wartość uzyskamy, jeśli weźmiemy również pod uwagę energię wiązania elektronów z jądrem) .

Ponadto w fizyce jądrowej często stosuje się masę równoważną energii. Zgodnie z zależnością Einsteina każda wartość masy M (\styl wyświetlania M) odpowiada całkowitej energii:

E = M do 2 (\displaystyle E=Mc^(2)), gdzie c (\displaystyle c) to prędkość  światła w próżni.

Stosunek między e.m. i jego ekwiwalent energetyczny w dżulach:

E 1 = 1. 660539 ⋅ 10 − 27 ⋅ (2 . 997925 ⋅ 10 8) 2 = 1. 492418 ⋅ 10 − 10 (\displaystyle E_(1)=1,660539\cdot 10^(-27)\cdot (2,997925\ cdot 10^(8))^(2)=1.492418\cdot 10^(-10)), E 1 = 931 , 494 (\ Displaystyle E_(1) = 931 494).

Promień

Analiza rozpadu ciężkich jąder doprecyzowała oszacowanie Rutherforda i powiązała promień jądra z liczbą masową prostą zależnością:

R = r 0 A 1 / 3 (\displaystyle R=r_(0)A^(1/3)),

gdzie jest stała.

Ponieważ promień jądra nie jest cechą czysto geometryczną i jest związany przede wszystkim z promieniem działania sił jądrowych, wartość r 0 (\displaystyle r_(0)) zależy od procesu, w analizie którego uzyskuje się wartość R (\ Displaystyle R), Średnia wartość r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 (\displaystyle r_(0)=1,23\cdot 10^(-15)) m, a więc promień rdzenia w metrach:

R = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 A 1 / 3 (\displaystyle R=1,23\cdot 10^(-15)A^(1/3)).

Chwile jądra

Podobnie jak nukleony, które go tworzą, jądro ma swoje własne momenty.

Kręcić się

Ponieważ nukleony mają swój własny moment mechaniczny, czyli spin, równy 1/2 (\displaystyle 1/2), to jądra muszą mieć również momenty mechaniczne. Ponadto nukleony uczestniczą w jądrze w ruchu orbitalnym, który również charakteryzuje się pewnym momentem pędu każdego nukleonu. Momenty orbitalne przyjmują tylko wartości całkowite ℏ (\displaystyle \hbar)(stała Dirac). Wszystkie momenty mechaniczne nukleonów, zarówno spinowe, jak i orbitalne, są sumowane algebraicznie i tworzą spin jądra.

Pomimo tego, że liczba nukleonów w jądrze może być bardzo duża, spiny jąder są zwykle małe i wynoszą nie więcej niż kilka ℏ (\displaystyle \hbar), co tłumaczy się specyfiką interakcji nukleonów o tej samej nazwie. Wszystkie sparowane protony i neutrony oddziałują tylko w taki sposób, że ich spiny wzajemnie się znoszą, to znaczy pary zawsze oddziałują z antyrównoległymi spinami. Całkowity moment orbitalny pary jest również zawsze zerowy. W rezultacie jądra składające się z parzystej liczby protonów i parzystej liczby neutronów nie mają mechanicznego pędu. Spiny niezerowe istnieją tylko dla jąder, które w swoim składzie mają niesparowane nukleony, spin takiego nukleonu jest dodawany do jego własnego pędu orbitalnego i ma pewną wartość połówkową: 1/2, 3/2, 5/2. Jądra o składzie nieparzystym i nieparzystym mają spiny całkowite: 1, 2, 3 itd. .

Moment magnetyczny

Pomiary spinów stały się możliwe dzięki obecności bezpośrednio z nimi związanych momentów magnetycznych. Są one mierzone w magnetonach i dla różnych jąder wynoszą od -2 do +5 magnetonów jądrowych. Ze względu na stosunkowo dużą masę nukleonów momenty magnetyczne jąder są bardzo małe w porównaniu z momentami elektronów, przez co ich pomiar jest znacznie trudniejszy. Podobnie jak spiny, momenty magnetyczne są mierzone metodami spektroskopowymi, z których najdokładniejszą jest metoda magnetycznego rezonansu jądrowego.

Moment magnetyczny par parzysto-parzystych, podobnie jak spin, jest równy zero. Momenty magnetyczne jąder z niesparowanymi nukleonami tworzą momenty wewnętrzne tych nukleonów oraz moment związany z ruchem orbitalnym niesparowanego protonu.

Elektryczny moment kwadrupolowy

Jądra atomowe o spinie większym lub równym jedności mają niezerowe momenty kwadrupolowe, co wskazuje, że nie są one dokładnie sferyczne. Moment kwadrupolowy ma znak plus, jeśli jądro jest rozciągnięte wzdłuż osi obrotu (ciało wrzecionowate), a znak minus, jeśli jądro jest rozciągnięte w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu (ciało soczewkowe). Znane są jądra z dodatnimi i ujemnymi momentami kwadrupolowymi. Brak symetrii sferycznej w polu elektrycznym wytworzonym przez jądro o niezerowym momencie kwadrupolowym prowadzi do powstania dodatkowych poziomów energetycznych elektronów atomowych i pojawienia się linii nadsubtelnych struktur w widmach atomów, których odległości zależą od kwadrupolu za chwilę.

Energia wiązania

Stabilność rdzenia

Z faktu, że średnia energia wiązania maleje dla nuklidów o liczbach masowych większych lub mniejszych niż 50-60, wynika, że ​​dla jąder o małych A (\styl wyświetlania A) proces syntezy jest energetycznie korzystny - fuzja termojądrowa, prowadząca do wzrostu liczby masowej, a dla jąder o dużych A (\styl wyświetlania A)- proces podziału. Obecnie oba te procesy, prowadzące do uwolnienia energii, są realizowane, ten drugi stanowi podstawę nowoczesnej energetyki jądrowej, podczas gdy ten pierwszy jest w fazie rozwoju.

Szczegółowe badania wykazały, że stabilność jąder zależy również znacząco od parametru N/Z (\displaystyle N/Z)- stosunek liczby neutronów i protonów. Średnia dla najbardziej stabilnych jąder N / Z ≈ 1 + 0,015A 2/3 (\displaystyle N/Z\około 1+0,015A^(2/3)), dlatego jądra lekkich nuklidów są najbardziej stabilne w N ≈ Z (\displaystyle N\około Z), a wraz ze wzrostem liczby masowej odpychanie elektrostatyczne między protonami staje się coraz bardziej zauważalne, a obszar stabilności przesuwa się w kierunku N > Z (\displaystyle N>Z)(patrz rysunek objaśniający).

Jeśli rozważymy tabelę stabilnych nuklidów występujących w przyrodzie, możemy zwrócić uwagę na ich rozkład według wartości parzystych i nieparzystych. Z (\ Displaystyle Z) I N (\styl wyświetlania N). Wszystkie jądra o nieparzystych wartościach tych wielkości są jądrami lekkich nuklidów 1 2 H (\displaystyle ()_(1)^(2)(\textrm (H))), 3 6 Li (\displaystyle ()_(3)^(6)(\textrm (Li))), 5 10 B (\displaystyle ()_(5)^(10)(\textrm (B))), 7 14 N (\displaystyle ()_(7)^(14)(\textrm (N))). Wśród izobar z nieparzystym A z reguły tylko jedna jest stabilna. W przypadku parzystej A (\styl wyświetlania A) często są dwa, trzy lub więcej stabilnych izobarów, dlatego najbardziej stabilne są parzyste-parzyste, najmniej - nieparzyste-nieparzyste. Zjawisko to wskazuje, że zarówno neutrony, jak i protony mają tendencję do skupiania się w parach z antyrównoległymi spinami, co prowadzi do naruszenia gładkości powyższej zależności energii wiązania od A (\styl wyświetlania A) .

Zatem parzystość liczby protonów lub neutronów tworzy pewien margines stabilności, co prowadzi do możliwości istnienia kilku stabilnych nuklidów, różniących się odpowiednio liczbą neutronów dla izotopów i liczbą protonów dla izotonów. Również parytet liczby neutronów w składzie ciężkich jąder determinuje ich zdolność do rozszczepiania pod wpływem neutronów.

siły nuklearne

Siły jądrowe to siły utrzymujące nukleony w jądrze, które są dużymi siłami przyciągania, które działają tylko na małe odległości. Mają właściwości nasycenia, w związku z czym siłom jądrowym przypisuje się charakter wymiany (za pomocą mezonów pi). Siły jądrowe są zależne od spinu, niezależne od ładunku elektrycznego i nie są siłami centralnymi.

Poziomy jądra

W przeciwieństwie do cząstek swobodnych, dla których energia może przyjąć dowolną wartość (tzw. widmo ciągłe), cząstki związane (czyli cząstki, które energia kinetyczna która jest mniejsza niż wartość bezwzględna potencjału), zgodnie z mechaniką kwantową, może znajdować się tylko w stanach o określonych dyskretnych wartościach energii, tak zwanym widmie dyskretnym. Ponieważ jądro jest układem związanych nukleonów, ma ono dyskretne widmo energetyczne. Zwykle znajduje się w najniższym stanie energetycznym, zwanym Główny. Jeśli energia zostanie przekazana do jądra, zamieni się w stan podniecenia.

Położenie poziomów energetycznych jądra w pierwszym przybliżeniu:

D = a e − b E ∗ (\displaystyle D=ae^(-b(\sqrt (E^(*)))))), gdzie:

D (\displaystyle D)- średnia odległość między poziomami,

E ∗ (\displaystyle E^(*)) jest energią wzbudzenia jądra,

A (\styl wyświetlania a) I b (\styl wyświetlania b)- współczynniki stałe dla danego jądra:

A (\styl wyświetlania a)- średnia odległość między pierwszymi wzbudzonymi poziomami (około 1 MeV dla jąder lekkich, 0,1 MeV dla jąder ciężkich)

Asocjacyjne przykłady procesu ezoosmosu, przesyłania i dystrybucji energii i informacji

Skład jądra atomu. Obliczanie protonów i neutronów

Wzory reakcji leżące u podstaw kontrolowanej fuzji termojądrowej

Skład jądra atomu. Obliczanie protonów i neutronów

Według nowoczesne pomysły Atom składa się z jądra i elektronów wokół niego. Z kolei jądro atomu składa się z mniejszych cząstek elementarnych – z pewnej ilości protony i neutrony(powszechna nazwa to nukleony), połączone siłami jądrowymi.

Liczba protonów w jądrze określa strukturę powłoki elektronowej atomu. A powłoka elektronowa określa właściwości fizykochemiczne substancji. Liczba protonów odpowiada numerowi porządkowemu atomu w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa, zwanym też liczbą ładunku, liczbą atomową, liczbą atomową. Na przykład liczba protonów w atomie helu wynosi 2. W układzie okresowym ma numer 2 i jest oznaczony jako He 2. Symbolem liczby protonów jest łacińska litera Z. Podczas pisania formuł liczba wskazanie liczby protonów często znajduje się poniżej symbolu pierwiastka lub w prawo lub w lewo: He 2 / 2 He.

Liczba neutronów odpowiada konkretnemu izotopowi pierwiastka. Izotopy to pierwiastki o tej samej liczbie atomowej (tej samej liczbie protonów i elektronów), ale o różnych liczbach masowych. Liczba masowa- całkowita liczba neutronów i protonów w jądrze atomu (oznaczona łacińską literą A). Podczas pisania formuł liczba masowa jest wskazana w górnej części symbolu pierwiastka po jednej ze stron: He 4 2 / 4 2 He (izotop helu - hel - 4)

Tak więc, aby określić liczbę neutronów w danym izotopie, liczbę protonów należy odjąć od całkowitej liczby mas. Na przykład wiemy, że atom Hel-4 He 4 2 zawiera 4 cząstki elementarne, ponieważ liczba masowa izotopu wynosi 4. Jednocześnie wiemy, że He 4 2 ma 2 protony. Odejmując od 4 (całkowita liczba masowa) 2 (liczba protonów) otrzymujemy 2 - liczbę neutronów w jądrze Helu-4.

PROCES OBLICZANIA LICZBY FANTOMOWYCH CZĄSTECZEK PO W JĄDRZE ATOMU. Jako przykład celowo rozważyliśmy hel-4 (He 4 2), którego jądro składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ponieważ jądro helu-4, zwane cząsteczką alfa (cząstka α), ma najwyższą wydajność w reakcjach jądrowych, jest często wykorzystywane do eksperymentów w tym kierunku. Należy zauważyć, że we wzorach reakcji jądrowych często używa się symbolu α zamiast He 4 2 .

To właśnie przy udziale cząstek alfa E. Rutherford przeprowadził pierwszy oficjalna historia reakcja fizyki transformacja jądrowa. Podczas reakcji cząstki α (He 4 2) „bombardowały” jądra izotopu azotu (N 14 7), w wyniku czego powstał izotop tlenu (O 17 8) i jeden proton (p 1 1)

Ta reakcja jądrowa wygląda tak:

Obliczmy liczbę cząstek fantomowych Po przed i po tej transformacji.

ABY OBLICZAĆ LICZBĘ CZĄSTECZEK FANTOMOWYCH PRZEZ TO NIEZBĘDNE JEST:
Krok 1. Oblicz liczbę neutronów i protonów w każdym jądrze:
- liczba protonów jest wskazana w dolnym wskaźniku;
- określamy liczbę neutronów, odejmując liczbę protonów (dolny wskaźnik) od całkowitej liczby masowej (górny wskaźnik).

Krok 2. Oblicz liczbę cząstek fantomowych Po w jądrze atomowym:
- pomnóż liczbę protonów przez liczbę cząstek fantomowych Po zawartych w 1 protonie;
- pomnóż liczbę neutronów przez liczbę cząstek fantomowych Po zawartych w 1 neutronie;

Krok 3. Dodaj liczbę cząstek fantomowych według:
- przed reakcją dodać otrzymaną ilość cząstek fantomowych Po w protonach do otrzymanej ilości w neutronach w jądrach;
- dodać otrzymaną ilość cząstek fantomowych Po w protonach do otrzymanej ilości w neutronach w jądrach po reakcji;
- porównać liczbę cząstek fantomu Po przed reakcją z liczbą cząstek fantomu Po po reakcji.

PRZYKŁAD SZCZEGÓŁOWEGO OBLICZENIA LICZBY FANTOMOWYCH CZĄSTECZEK PO W JĄDRZE ATOMÓW.
(Reakcja jądrowa z udziałem cząstki α (He 4 2), przeprowadzona przez E. Rutherforda w 1919 r.)

PRZED REAKCJĄ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

Liczba protonów: 7
Liczba neutronów: 14-7 = 7
w 1 protonie - 12 Po, co oznacza w 7 protonach: (12 x 7) \u003d 84;
w 1 neutronie - 33 Po, co oznacza w 7 neutronach: (33 x 7) = 231;
Całkowita liczba fantomowych cząstek Po w jądrze: 84+231 = 315

On 4 2
Liczba protonów - 2
Liczba neutronów 4-2 = 2
Liczba cząstek fantomowych Według:
w 1 protonie - 12 Po, co oznacza w 2 protonach: (12 x 2) \u003d 24
w 1 neutronie - 33 Po, co oznacza w 2 neutronach: (33 x 2) \u003d 66
Całkowita liczba fantomowych cząstek Po w jądrze: 24+66 = 90

Całkowita liczba cząstek fantomowych Po przed reakcją

N 14 7 + He 4 2
315 + 90 = 405

PO REAKCJI (O 17 8) i jednym protonie (p 1 1):
O 17 8
Liczba protonów: 8
Liczba neutronów: 17-8 = 9
Liczba cząstek fantomowych Według:
w 1 protonie - 12 Po, co oznacza w 8 protonach: (12 x 8) \u003d 96
w 1 neutronie - 33 Po, co oznacza w 9 neutronach: (9 x 33) = 297
Całkowita liczba fantomowych cząstek Po w jądrze: 96+297 = 393

p 1 1
Liczba protonów: 1
Liczba neutronów: 1-1=0
Liczba cząstek fantomowych Według:
W 1 protonie - 12 Po
Nie ma neutronów.
Całkowita liczba cząstek fantomowych Po w jądrze: 12

Całkowita liczba cząstek fantomowych Po po reakcji
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405

Porównajmy liczbę cząstek fantomowych Po przed i po reakcji:

PRZYKŁAD ZREDUKOWANEJ FORMY OBLICZANIA LICZBY FANTOMOWYCH CZĄSTECZEK PO W REAKCJI JĄDROWEJ.

słynny reakcja nuklearna jest reakcją oddziaływania cząstek α ​​z izotopem berylu, w której po raz pierwszy odkryto neutron, który objawił się jako niezależna cząstka w wyniku przemian jądrowych. Reakcja ta została przeprowadzona w 1932 roku przez angielskiego fizyka Jamesa Chadwicka. Formuła reakcji:

213 + 90 → 270 + 33 - liczba cząstek fantomowych Po w każdym jądrze

303 = 303 - łączna kwota fantomowe cząstki Po przed i po reakcji

Liczby fantomowych cząstek Po przed i po reakcji są równe.