To tylko jedna z 24 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
FIZYKA JĄDROWA - wstęp • Fizyka jądrowa to dział fizyki, zajmujący się budową, strukturą i własnościami jąder atomowych oraz praktycznymi zastosowaniami oddziaływań jądrowych (radioizotopy, reakcje rozszczepienia i syntezy jądrowej, reaktory atomowe, bomby...).
• Definicje i terminologia: Nukleony to protony i neutrony - ponieważ mają one taką sama niemal masę i zbliżone właściwości (pomijając oczywiście ładunek protonu i brak ładunku neutronu).
Jądro atomu składa się z nukleonów - jeśli jest ono większe, niż jeden nukleon, nazywamy je też nuklidem .
Nuklidy, mające tę samą liczbę protonów, ale różniące się liczbą protonów, nazywamy izotopami .
będzie oznaczać liczbę atomową - liczbę protonów w jądrze.
zaś oznacza liczbę masową - łączną liczbę nukleonów w jądrze.
Przykład oznaczenia: - oznacza atom węgla o liczbie atomowej (6 protonów w jądrze, 6 elektronów na orbitach) i masowej (a więc w jądrze oprócz protonów jest też 6 neutronów).
FIZYKA JĄDROWA - wstęp c.d. • Jądra małe i średnie mają w przybliżeniu taką samą liczbę protonów i neutronów. Jądra pierwiastków o dużych liczbach atomowych mogą mieć liczbę neutronów znacznie różniącą się od liczby protonów co powoduje, że poszczególne izotopy znacznie różnią się masą właściwą.
• Rozmiary jąder atomowych wyznacza się „obserwując” je za pomocą wiązek promieniowania o długości znacznie mniejszej, niż rozmiar jądra (np. promienie X, gamma albo wysokoenergetyczne protony lub neutrony). Wyniki pomiarów wskazują, że średni promień jąder większości pierwiastków (oprócz tych o najmniejszej liczbie atomowej) jest dany wzorem:
W fizyce jądrowej używa się nawet specjalnej nazwy dla „jednostki” 10 -15 m. Jest nią fermi ( ). • Gęstość materii jądrowej nie zależy od rozmiarów jądra ( !) i jest rzędu 230 milionów ton na 1 cm 3 !
BUDOWA JĄDRA • Posługując się wysokoenergetycznymi elektr onami (badając ich rozpraszanie na jądrach atomowych) można uzyskać informacje również o rozkładzie materii i ładunku w samym jądrze! • Można pokazać, że jeśli ładunek jest skupiony w pobliżu środka jądra, to elektrony są odchylane pod większymi kątami, niż jeśli ten sam ładunek jest rozłożony w całej „kuli” jądra; wyniki pomiarów wskazują, że w protonie nie ma „naładowanego rdzenia” - gęstość ładunku jest jednakowa w całym obszarze jądra. • Innym sposobem pomiaru rozmiarów i rozkładu materii w jądrze jest bombardowanie interesującej nas próbki pierwiastka
(…)
… rozmiar jąder atomowych - doświadczalnie wyznaczono wartość . • W przypadku jąder wielonukleonowych zachodzi podobny mechanizm, jak w przypadku atomów wieloelektronowych - na daną cząstkę elementarną działa wypadkowa siła od wszystkich pozostałych cząstek elementarnych, co powoduje zmniejszenie efektywnego oddziaływania (por. „potencjał efektywny” dla elektronów) i w efekcie fakt, że w przypadku jąder…
…, „numerowanej” główną liczbą kwantową (czyli znowu pojawia się orbitalna liczba kwantowa - czy analogia stanów energetycznych elektronów w atomie wystarczy do zrozumienia tego faktu?). • Nukleony mają jednak również „wewnętrzny” moment pędu - spin - a wartość energii oddziaływania między nukleonami zależy od tego, czy ich spiny są zgodne, czy przeciwne. Możemy więc wprowadzić kolejną liczbę kwantową , będącą suma spinu i orbitalnego momentu pędu nukleonu (wartości „połówkowe”, jak dla elektronów). Obowiązuje zakaz Pauliego, słuszne są też rozważania, dotyczące zapełniania powłok energetycznych przez cząstki elementarne (elektrony!) i różnic energetycznych między kolejnymi poziomami. MODEL POWŁOKOWY - c.d.
• Analogicznie, jak w przypadku elektronów (zamknięte powłoki elektronowe), istnieją pewne…
… od „najwyższych” neutronów. W takiej sytuacji warunek minimum energii wiązania (natura lubi ekstrema...) spowoduje, że proton zamieni się w neutron, emitując pozyton i neutrino! Nawet przybliżony model prostokątnej studni potencjału pozwala więc przewidzieć fakt, że „duże” jądra powinny mieć więcej neutronów, niż protonów. • Uproszczony model prostokątnej studni potencjału pozwala również np. na przewidywanie…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)