структуры ядер Магнитный дипольный момент позитрон ускорители высоких энергий Поляризация частицы Электромагнитное взаимодействие слабые взаимодействия Открытие c-кварка Барионное число Анализ реакций


В настоящее мировое производство энергии соответствует сжиганию около 10 млрд. т обычного топлива в год. В следующем веке эта величина, вероятно, возрастет в несколько раз. Ядерная энергетика способна обеспечить длительное развитие человечества без ограничений со стороны топливных ресурсов.

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Масса и энергия связи ядра

Масса ядра измеряется в атомных единицах массы (а.е.м). За одну атомную единицу массы принимается 1/12 часть массы нейтрального атома углерода 12 С:

1а.е.м = 1.6606 10-27 кг.

А.е.м. выражается через энергетические единицы:

1а.е.м = 1.510-3 эрг = 1.510-10Дж = 931.49 МэВ

Масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов.
Энергия связи ядраEсв(A,Z) это минимальная энергия, необходимая, чтобы развалить ядро на отдельные, составляющие его нуклоны.

Есв(A, Z) = [Z mp + (A - Z)mn - M(A, Z)]c2,

где Z - число протонов, ( A - Z) - число нейтронов, mp - масса протона, mn - масса нейтрона, М(A,Z) - масса ядра с массовым числом А и зарядом Z.
Энергия связи ядра, выраженная через массу атома Mат, имеет вид:

Есв(A, Z) = [ZmH + (A - Z)mn - Mат(A, Z) - Zme)]c2 ,

где mH - масса атома водорода,  me - масса электрона


Рис. 1

 

    Удельная энергия связи ядра(A, Z) это энергия связи, приходящаяся на один нуклон

(A, Z) = Eсв(A,Z) / A.

    На рис. 1 показана зависимость удельной энергии связи ядра от числа нуклонов A. Видно, что наиболее сильно связаны ядра в районе железа и никеля (A ~ 55-60). Такой ход зависимости (A) показывает, что для легких ядер энергетически выгодны реакции синтеза более тяжелых ядер, а тяжелых - деление на более легкие осколки.

    Избыток масс (дефект масс) связан с массой атома Mат(A,Z) и массовым числом A соотношением:

= Мат(A,Z) - А.

    Наиболее устойчивы ядра, у которых магическое число протонов или нейтронов.

Магические числа

n

2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184

p

2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
 

 

Весьма важной обшивной составной частью ядерной физики является нейтронная физика. Она занимается ядерными реакциями, происходящими под действием нуклонов. Поскольку нейтрон электрически нейтрален, электронное поле ядра-мишени не отталкивает его; поэтому даже медленные нейтроны могут беспрепятственно приблизится к ядру на расстояния, при которых начинают проявляться ядерные силы.

Ядерная физика. Физика элементарных частиц