Dimensiunile nucleelor depind de numărul de nucleoni conținuți în ele. Densitatea medie a numărului p de nucleoni din nucleu (numărul lor pe unitate de volum) este practic aceeași pentru toate mulinucleoanele (A> 0). Aceasta înseamnă că volumul de bază este proporțional cu numărul de nucleoni A și dimensiunea sa liniară
A1 / 3. Raza efectivă a nucleului R este determinată de relația:
unde constanta si aproape de Hz, dar diferă de acesta, în funcție de ceea ce fenomenele fizice măsurate R. În cazul așa-numită rază de miez de încărcare, măsurată prin împrăștierea de electroni la nucleele sau nivelurile de energie poziția de m-Mesoatoms: a = 1, 12 lbs. Raza efectivă a unei anumite interacțiuni a proceselor hadronii cu nucleii este ușor mai mare de încărcare (nucleoni, mesonii, un particule etc..): De la 1,2 până la 1,4 f f.
Densitatea unei substanțe nucleare este fantastic de mare în comparație cu densitatea substanțelor obișnuite: este de aproximativ 1014 g / cm3. În nucleu, r este aproape constant în partea centrală și scade exponențial spre periferie. Pentru o descriere aproximativă a datelor empirice, următoarea dependență r este uneori luată pe distanța r din centrul nucleului:
Radia efectivă a nucleului R este egală cu R0 + b. Valoarea lui b caracterizează murdărirea limitei nucleare, este aproape aceeași pentru toate nucleele (»0,5 f). Parametrul r0 este densitatea dublată la "limita" nucleului, determinată din condiția de normalizare (egalitatea integrității volumului p la numărul de nucleoni A). Rezultă din (2) că dimensiunile nucleelor variază în ordinea magnitudinii de la 10-13 cm la 10-12 cm pentru nucleele grele (dimensiunea atomică
10-8 cm). Cu toate acestea, formula (2) descrie creșterea dimensiunilor liniare ale nucleelor cu un număr tot mai mare de nucleoni asprimii numai, cu o creștere semnificativă A. Modificarea dimensiunii de bază în cazul atașare la acesta a unuia sau a doi nucleoni depinde de structura dispozitivului de bază și poate fi neregulat. În special (așa cum se arată prin măsurători ale trecerii izotop al nivelului de energie atomică), uneori raza miezului adăugând doi neutroni chiar scade.
Energia de legare și masa nucleului.
Energia obligatorie a nucleului este energia necesară pentru a împărți nucleul în nucleoni individuali. Este egal cu diferența dintre suma masei nucleonilor care intră în ea și masa nucleului înmulțită cu c2:
xcv = (Zmp + Nmn-M) c2. (4)
Aici mp, mn și M sunt masele protonului, neutronului și nucleului. O caracteristică remarcabilă a nucleelor este faptul că xsv aproximativ proporțional cu numărul de nucleoni, astfel încât energia specifică a xsv / O mica schimbare cu A (pentru cele mai multe nuclee xsv / A „6-8 MeV). Această proprietate, numită saturarea forțelor nucleare, înseamnă că fiecare nucleon comunică în mod eficient nu cu toate nucleonilor (în acest caz, energia de legare ar fi proporțională cu A2 cu A »1), dar numai unele dintre ele. Teoretic este posibil, în cazul în care forțele atunci când semnul de schimbare la distanță (atracția pe unele distanțe înlocuite de repulsie pe de altă parte). Explicați efectul forțelor de saturație nucleare, pe baza datelor disponibile privind potențialul de interacțiune a două nucleoni, nu a fost încă (există aproximativ 50 de variante de potențial-nucleon nucleon nucleare, descriu în mod adecvat proprietățile deuteroni și împrăștierea nucleon-nucleon, nici unul dintre ei nu se poate descrie efectul de saturație forțelor nucleare nuclei multinucleon).
Independența densității p și energia specifică a nucleelor de numărul de nucleoni A creează premise pentru introducerea conceptului de materie nucleară (nucleu nelimitat). obiecte fizice corespunzătoare acestui concept poate fi nu numai corpurile spațiale macroscopice având densitate nucleară (de exemplu, stelele neutronice), dar într-un exemplu particular de realizare, miezul convențional cu un A. suficient de mare
Dependența lui xc pe A și Z pentru toate nucleele cunoscute este aproximativ descrisă de o formulă de masă semiempirică (propusă inițial de fizicianul german KF Weizsacker în 1935):
Aici, primul (și cel mai mare) termen determină dependența liniară a lui xc pe A; Al doilea termen, care scade xcb, se datorează faptului că o parte a nucleonilor se află pe suprafața nucleului. Al treilea termen este energia repulsiei electrostatice (Coulomb) a protonilor (invers proporțională cu raza nucleului și direct proporțională cu pătratul încărcării sale). Al patrulea conturi pe termen lung pentru efectele asupra legării Numărul inegalității de energie de protoni și neutroni din nucleu, termenul cincilea d (A, Z), în funcție de paritatea numerelor A și Z; este egal cu:
Această corecție relativ redusă, totuși, se dovedește a fi foarte importantă pentru o serie de fenomene și, în special, pentru procesul de fisiune a nucleilor grele. Aceasta determină divizibilitatea nucleelor izotopilor de uraniu impare în A sub acțiunea neutronilor lenți, ceea ce determină rolul distinct al acestor izotopi în ingineria energetică nucleară. Toate constantele care intră în formula (5) sunt alese astfel încât să satisfacă cel mai bine datele empirice. Acordul optim cu experimentul este obținut la e = 14,03 Mev, a = 13,03 Mev, b = 0,5835 Mev, g = 77,25 Mev. Formulele (5) și (6) pot fi folosite pentru a estima energiile de legare ale nucleelor care nu sunt prea departe de banda de stabilitate a nucleului. Acesta din urmă este determinat de poziția maximului xcb în funcție de Z pentru fixarea A. Această condiție determină relația dintre Z și A pentru nucleele stabile:
Z = A (1,98 + 0,15 A2 / 3) -1 (7)
Formulele de tip (5) nu iau în considerare efectele cuantice asociate cu detaliile structurii nucleelor, ceea ce poate duce la schimbări bruște în xcb în apropierea anumitor valori ale lui A și Z (a se vedea mai jos).
Caracteristicile structurale în dependența lui xc de A și Z pot fi foarte semnificative în ceea ce privește valoarea limita posibilă a lui Z, adică a limitei sistemului periodic de elemente. Această limită se datorează instabilității nucleilor grei în ceea ce privește procesul de fisiune. Estimările teoretice ale probabilității de fisiune spontană a nucleelor nu exclud posibilitatea existenței "insulelor de stabilitate" ale nucleelor supraetensive în apropierea lui Z = 114 și Z = 126.
Caracteristicile cuantice ale nucleelor.
J. a. pot fi în diferite stări cuantice, care se deosebesc una de alta de valoarea energiei și a altor cantități fizice care persistă în timp. Statul cu cea mai mică energie posibilă pentru un anumit nucleu se numește starea solului, toate celelalte sunt încântați. Dintre cele mai importante caracteristici cuantice ale stării nucleare se află spinul I și paritatea P. Spinul I este un număr întreg în nuclee cu A și jumătate întreg pentru ciudat. Paritatea stării P = ± 1 indică o schimbare a semnului funcției de undă a nucleului sub imaginea oglindă a spațiului. Aceste două caracteristici sunt adesea combinate printr-un singur simbol IP sau I ±. Se aplică următoarea regulă: pentru stările de bază ale nucleelor cu A și Z egale, rotația este 0, iar funcția val este egală (IP = 0+). Starea cuantică a sistemului are o anumită paritate P dacă sistemul este oglindă-simetrică (adică, trece în sine sub reflecție oglindă). În nuclee, simetria oglindă este oarecum perturbată datorită interacțiunii slabe dintre nucleoni, care nu păstrează paritatea (intensitatea ei este de ordinul magnitudinii
10-5% din forțele de bază care leagă nucleonii din nuclee). Cu toate acestea, amestecarea stărilor cu paritatea diferită datorită unei interacțiuni slabe are puțin și practic nici un efect asupra structurii nucleelor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: