A tömeg és az energia a magok

Magfizika és az elemi részecskék

Az ókorban azt hitték, hogy az elemi részecskék az anyag atomjai. A fejlesztés a fizika azt mutatja, hogy nem az. szubatomi az anyag szerkezetének állapítottak meg.

Kernel legegyszerűbb atom - hidrogénatom - egy eltolódásával. A magok más atomok állnak kétféle részecskék - protonok és neutronok - amelyek úgynevezett nukleonokból.

Proton (p) a töltés + E és m tömegű = 1,67 * 10 -27 kg. E0 = 938,28 MeV, olvadáspont = 938,28 MeV / c 2 (magfizikában tömeg általában egységekben kifejezve az energia, megszorozva általuk erre a célra 2). Összehasonlításképpen, az elektron nyugalmi tömegét ME = 0,511 MeV, ezért, olvadáspontja 1836 ME. .

A neutron (n) a töltés + E és m tömegű = 1,68 * 10 -27 kg. E0 = 939,57 MeV.

A proton és neutron spin ½.

A tömeg különbség neutron és proton többi 1,3 MeV, azaz 2.5 ME. A szabad állapotban, a neutron instabil (radioaktív), spontán módon bomlik, és alakul egy proton kibocsátó egy elektron (e -) és egy antineutrinó (n *).

Felezési idő, azaz a az idő, amely alatt bomlik fele az eredeti mennyisége neutronok körülbelül 16 perc. Az összeomlás a rendszer felírható a következőképpen:

Megjegyezzük, hogy a neutron tömege meghaladja a teljes súlya a részecskék jobb a bomlási rendszer MU 1,5 (tömeg neutrínók nulla), ezért a felszabaduló energia során 0,78 MeV neutron bomlása formájában a kinetikus energia a részecskék képződnek.

Jellemzői atommag.

Az egyik legfontosabb jellemzője atommag a rendszám Z. egyenlő a protonok száma, melyek az atommag. Z meghatározza egy nukleáris töltés, ami megegyezik a + Ze. valamint a száma a kémiai elem a periódusos rendszerben. A számú nukleon (azaz, a teljes száma protonok és neutronok) a mag által kijelölt betűvel és az úgynevezett tömegszáma sejtmagba. A számú neutronok az atommag egyenlő N = A - Z. jelölésére használjuk magok Z szimbólum A X., ahol X által jelzett kémiai szimbólum az elem. Kernel azonos Z., de különböző A nevezik izotópokat. A legtöbb kémiai elemek több stabil izotópok. Például, hidrogén-három izotópok. közönséges hidrogén, vagy 1, a 1 H, nehéz hidrogén vagy deutérium január 2 H, és N. március 1 trícium és a deutérium ellen stabil és radioaktív trícium.

Ismeretes, körülbelül 1500 sejtmagok eltérő vagy Z, vagy A, vagy mind a kettő. Körülbelül 1/5 a stabil magok, a többi radioaktív. A természetben, vannak olyan elemei atomszámú Z 1-92 (kivéve a technécium és prométium), a más transzurán elemek kapott mesterségesen magreakciók. kernel méretének felel meg a méret a labdát, R sugarú »1,3 A 1/3 fm, 1, fm = 10 -11 cm.

A tömeg és az energia a magok.

mag tömege mindig kisebb, mint a tömegek összege a részecskék benne foglalt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy amikor kombináljuk a nukleonok a sejtmagban szabadul kötési energiája nukleonok egymással. A többi energia a részecske kapcsolódik ennek tömegaránya E0 = mc 2. Következésképpen, az energia a mag nyugalmi kevesebb, mint a teljes energia a noninteracting nyugvó nagyságának nukleonok

Ez az érték a kötési energiája nukleonok a sejtmagban. Ez a munka kell végezni annak érdekében, hogy osztja a magból nukleonok és távolítsa el őket olyan távolságban, ahol szinte nem lépnek kölcsönhatásba egymással (ebben az esetben úgy véljük, hogy a kinetikus energia a nukleonok nullával egyenlő a végső állapot).

nukleonra jutó kötési energia Eb / A, az úgynevezett fajlagos energia a nukleonok a sejtmagban. érték

Ez az úgynevezett nukleáris tömegdefektus. A tömegdefektus társított kötési energiát Dm = Eb / 2.

Példa. Az energia a sejtmagban a hélium atom.

Eb = (2 * 938,3 + 2 * 939,6) -3726,0 „28 MeV