ЭЛЕМЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ.
I. Элементарные частицы
Элементарный электрический заряд - наименьший электрический заряд, известный в природе, равен 1,6021910-19 Кл
Элементарные частицы - частицы, которым на современном уровне знаний нельзя приписать определенную внутреннюю структуру. Название “элементарные” - условное, т.к. эти частицы представляют собой весьма сложные физические объекты.
* Спин - собственный механический момент количества движения элементарной частицы или атомного ядра.
Античастицы Античастицей по отношению к некоторой элементарной частице называется такая частица, масса и спин которой точно равны массе и спину данной частицы, а остальные характеристики (напр., электрический заряд) равны по величине и противоположны по знаку тем же характеристикам частицы.
Аннигиляция - такое превращение частицы и античастицы, при котором они исчезают, превращаясь в другие частицы.
Электрон (e) - устойчивая элементарная частица с отрицательным элементарным электрическим зарядом, составная часть атомов всех веществ, масса me=9,109510-31 кг. Античастица - позитрон (е+)
Протон (p) - устойчивая элементарная частица с массой 1836 электронных масс и положительным элементарным электрическим зарядом. Входит в состав всех атомных ядер. Античастица - антипротон ().
Нейтрон (n) - электрически нейтральная элементарная частица с массой 1838 электронных масс. Входит в состав атомных ядер. Античастица - антинейтрон ().
Нуклон - общее название протонов и нейтронов.
Позитрон (е+) - элементарная частица, являющаяся античастицей электрона. Масса позитрона равна массе электрона, его электрический заряд положителен и равен элементарному заряду.
Нейтрино () - электрически нейтральная элементарная частица, масса покоя которой равна нулю. Античастица - антинейтрино ( )
Приборы для регистрации элементарных частиц - макросистемы, способные находиться в двух состояниях, неустойчивом и устойчивом. Возмущающее действие частицы приводит к переходу из неустойчивого состояния в устойчивое. Каждый такой переход - регистрация частицы. Типы приборов:
- газоразрядный счетчик Гейгера
- камера Вильсона
- пузырьковая камера
- толслослойные фотоэмульсии
* Классификация элементарных частиц:
элементарные частицы
фотоны лептоны адроны
электроны мюоны мезоны барионы
пионы каоны нуклоны гипероны
протоны нейтрон
II. Радиоактивность.
Атомное ядро - положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса. Состоит из протонов и нейтронов, причем число протонов определяет заряд ядра Z, а полное число протонов и нейтронов в основном определяет массу и называется массовым числом A. Обозначение: (М - символ данного элемента).
Ядерные силы - силы, действующие между нуклонами и определяющие вместе с электромагнитными силами строение и свойства ядер. Характерные особенности:
- очень большая величина
- малый радиус действия
- свойство насыщения
- зарядовая независимость
Радиоактивность - самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ядерных излучений. Эти излучения имеют сложный состав: -частицы, -частицы, -лучи.
-частица - ядро атома гелия
-частица - электрон.
-лучи - коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 0,1 нм.
Типы радиоактивности:
- альфа-распад (-распад)
- деление атомных ядер (см. п.III)
- бета-распад (--распад)
(+-распад)
- переход ядра из возбужденного состояния в невозбужденное (-излучение)
Законы сохранения в ядерных реакциях (некоторые из них).
1. Закон сохранения полной энергии, включая массу покоя.
2. Закон сохранения полного импульса.
3. Закон сохранения электрического заряда.
Период полураспада - время, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества.
Закон радиоактивного распада.
N 0- число нераспавшихся ядер в момент времени t = 0
N - число нераспавшихся ядер в момент времени t
T - период полураспада
Изотопы - разновидности атомов одного и того же химического элемента, обладающие разными массовыми числами, но имеющие одинаковый электрический заряд атомных ядер.
III. Деление и синтез атомных ядер
Деление атомного ядра - самопроизвольное или происходящее под действием бомбардирующих частиц расщепление атомных ядер обычно на два осколка. Например:
Термоядерная реакция - реакция синтеза (соединения) атомных ядер, эффективно протекающая при сверхвысоких температурах (не менее десятков миллионов градусов) и способствующая поддержанию этих температур за счет большого энерговыделения. Например: (T и D – тритий и дейтерий – изотопы водорода)
Энергия связи атомного ядра - энергия, необходимая для разложения ядра на отдельные протоны и нейтроны.
где mn - масса нейтрона, mp - масса протона, М - масса ядра, с - скорость света
Энергетический эффект ядерной реакции;
М - сумма масс покоя частиц, участвующих в реакции, до реакции.
М `- сумма масс покоя частиц, участвовавших в реакции, после реакции.
с - скорость света.
Цепные ядерные реакции - реакции деления атомных ядер тяжелых элементов нейтронами, в каждом акте которых число нейтронов возрастает и поэтому может возникнуть самоподдерживающийся процесс деления.
Критическая масса - наименьшая масса, в которой может протекать самоподдерживающаяся цепная реакция деления атомных ядер.
Ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов.
Достарыңызбен бөлісу: |