Defectul de masă, energia de legare și stabilitatea nucleelor ​​atomice

1) Defect de masă - diferența dintre masa de odihnă a nucleului atomic al unui izotop dat, exprimată în unități de masă atomică, și numărul de masă al unui izotop dat. În știința modernă, termenul "exces de masă" este folosit pentru a desemna această diferență. De regulă, masa excesivă este exprimată în keV.







2) Energia svyazi.Bolshaya energia nucleonilor in nucleu obligatoriu, indică existența forței nucleare, cunoscut sub numele de forța gravitațională este prea mică pentru a depăși repulsia lor reciprocă electrostatică de protoni din nucleu. Cuplarea nucleonilor se realizează prin forțe extrem de scurte care apar din schimbul continuu de particule numite pi-mezoni între nucleonii din nucleu.

Sa constatat experimental că pentru toate nucleele stabile masa nucleului este mai mică decât suma masei nucleonilor constituenți luați separat. Această diferență se numește defect de masă sau exces de masă și este determinată de relația:

unde u este masa unui proton liber și a unui neutron, este masa nucleului.

Conform principiului echivalenței dintre masă și energie, defectul de masă este o masă echivalentă cu munca exprimată de forțele nucleare pentru a colecta împreună toți nucleonii în formarea nucleului. Această valoare este egală cu schimbarea energiei potențiale a nucleonilor ca urmare a integrării lor în nucleu.

Energia echivalentă cu un defect de masă se numește energia de legare a nucleului și este egală cu:

unde este viteza luminii într-un vid.

Un alt parametru important al nucleului este energia de legare pe nucleon care poate fi calculată prin împărțirea energiei de legare a nucleului cu numărul de nucleoni pe care îi conține:

Această valoare este energia medie care trebuie folosită pentru a elimina un nucleon din nucleu sau pentru schimbarea medie a energiei de legare a nucleului, atunci când un proton sau un neutron liber este absorbit în el.

După cum se poate observa din figura explicativă, pentru valorile mici ale numărului de masă, energia de legare specifică a nucleelor ​​crește brusc și atinge un maxim la (aproximativ 8,8 MeV). Nuclidele cu astfel de numere de masă sunt cele mai stabile. Cu o creștere ulterioară, energia medie de legare scade, dar într-o gamă largă de numere de masă, valoarea energetică este aproape constantă (MeV), din care rezultă că se poate nota.

Acest caracter al comportamentului energiei obligatorii medii indică proprietatea forțelor nucleare de a ajunge la saturație, adică posibilitatea interacțiunii nucleonului cu un număr mic de "parteneri". Dacă forțele nucleare nu aveau proprietatea de saturație, în intervalul de forțe nucleare fiecare nucleon ar interacționa cu fiecare dintre celelalte și energia interacțiunii ar fi proporțională. iar energia de legare medie a unui singur nucleon nu ar fi constantă pentru diferite nuclee, ci ar crește cu creșterea.







Regularitatea generală a dependenței energiei de legare de numărul de masă este descrisă de formula Weizsacker în cadrul teoriei modelului de cădere al nucleului.

3) Stabilitatea nucleelor. Din faptul descreșterii energiile medii de legare pentru nuclide cu numere de masă mai mare sau mai mică de 50-60 că pentru un mic nucleele energetic proces de fuziune favorabil - fuziune, ceea ce duce la o creștere a numărului de masă și pentru miezuri cu mai mare - procesul de fisiune. În prezent, ambele aceste procese, ceea ce duce la eliberarea de energie, efectuate, acesta din urmă este baza energiei nucleare moderne, în timp ce primul este încă în curs de dezvoltare.

Studiile detaliate au arătat că stabilitatea nucleelor ​​depinde de asemenea de parametrul - raportul dintre numărul de neutroni și protoni. În medie, pentru nucleele cele mai stabile [10]. prin urmare, nucleele de nuclide ușoare sunt cele mai stabile la. și cu creșterea numărului de masă, repulsia electrostatică între protoni devine mai vizibilă și regiunea de stabilitate se îndreaptă spre lateral (vezi figura explicativă).

Dacă luăm în considerare tabelul de nuclei stabili care apar în natură, putem acorda atenție distribuției lor prin valori parțiale și impare ale lui u. Toate sâmburele cu valori egale ale acestor cantități sunt nuclee ale nuclidelor ușoare. . . . Printre izobarii cu A ciudat, de regulă, doar unul este stabil. În cazul chiar frecvente două, trei sau mai multe isobars stabile, prin urmare, cea mai stabilă chiar și-chiar-cel mai puțin - impar-impar. Acest fenomen indică faptul că neutronii și protonii, tind să fie grupate în perechi cu spini antiparalele, rezultând [1] încălcarea dependenței energetice armonioasă a comunicării de mai sus.

Astfel, paritatea numărului de protoni sau neutroni creează o marjă de stabilitate, ceea ce conduce la posibilitatea existenței mai multor izotop stabil care diferă respectiv în numărul de izotopi de neutroni și numărul de protoni pentru izotonic. De asemenea, paritatea numărului de neutroni în compoziția nucleelor ​​grele determină capacitatea lor de a împărți sub influența neutronilor [2].

4) Regula de deplasare: pentru o decădere, nucleul pierde o sarcină pozitivă de 2e, iar masa lui scade cu aproximativ 4 amu; când decolorarea b, încărcarea nucleară crește cu 1 e, iar masa nu se schimbă.

5) Radiația gamma (raze gamma, # 947; -beams) - tipul de radiație electromagnetică cu lungime de undă extrem de mică - <5·10−3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.

Gamma quanta sunt fotoni cu energie mare. Se crede că energiile de la quanta razei gama depășesc 105 eV, deși limita ascuțită dintre radiația gamma și radiația X nu este determinată. Pe scara undelor electromagnetice, radiația gamma se limitează la radiația cu raze X, ocupând o gamă de frecvențe și energii mai mari. In domeniul 1-100 raze gamma keV și razele X numai diferă în funcție de sursă, în cazul în care cuantumul este emis într-o tranziție nucleară, de obicei, se face referire la radiații gamma; Dacă interacțiunea dintre electroni sau tranziții în carcasa electronică atomică - la radiația cu raze X. Din punctul de vedere al fizicii, cuantele radiației electromagnetice cu aceeași energie nu diferă, deci această separare este arbitrară.

Gama radiațiilor este emisă în timpul tranzițiilor între stările excitate ale nucleelor ​​atomice (vezi tranziția izomerică, energiile unor astfel de quanta gamma se află în intervalul de la

1 duzină keV la MeV), prin reacții nucleare (de exemplu, în anihilarea bujorului neutre de electroni și pozitroni degradare etc.), precum și devierea particulelor încărcate energetic în câmpuri electrice și magnetice

6) Când trece printr-o substanță, fascicul de raze r diminuează intensitatea acesteia. Această atenuare a fasciculului se datorează, pe de o parte, absorbției de fotoni de către materie și, pe de altă parte, împrăștierii lor. Atenuarea unui fascicul paralel al unei radiații r date într-o substanță este caracterizată prin coeficienți de atenuare liniară







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: