Масса нейтрона может быть определена различными способами. Первое определение m n было сделано Чэдвиком по измерению энергии ядер отдачи, образующихся при столкновении нейтронов с ядрами водорода и азота. Этот метод позволил определить лишь то, что масса нейтрона примерно равна массе протона.

Нейтрон не имеет заряда, поэтому обычные методы определения массы атомов (масс-спектроскопия, химические методы) к нейтрону не применимы. Все измерения массы нейтрона основывались на методе анализа энергетического баланса различных ядерных реакций с участием нейтронов. Вскоре после открытия нейтрона для определения его массы были использованы в реакциях 11 B(α,n) 14 N и 7 Li(α,n) 10 B.

В настоящее время разница масс протона и нейтрона достаточно точно определена с помощью эндоэнергетической реакции 3 H+p→n+ 3 He и методом, основанным на измерении разницы масс дейтрона и молекулы водорода, а также энергии связи дейтрона. Для реакции 3 H(p,n) 3 He закон сохранения энергии можно записать в виде

где Q – энергия реакции, а под обозначениями атомов и частиц следует понимать их энергию покоя. С помощью соотношения для энергии реакции

Q=(m 2 /(m 1 +m 2))*E T *(1-0.5(m 2 E T /((m 1 +m 2) 2 *c 2))), (2)

Где m 1 и m 2 – массы протона и тритона. Было найдено значение Q=-(763,77±0,08) кэВ .

Разность масс нейтрона и атома водорода можно получить, зная максимальную энергию β -частиц E β при распаде трития:

(m n -M H)c 2 =E β (1+m 0 /m 3)-Q+E H , (3)

где m 3 – масса ядра 3 He; m 0 – масса покоя электрона; E H – энергия связи электрона в атоме водорода; M H – масса атома водорода, масса антинейтрино принята равной нулю. Усредняя известные данные, для E β можно найти значение (18,56±0,05) кэВ. В результате разность масс нейтрона и протона оказывается равной δm n - p =(1293,0±0,1) кэВ.

Один из наиболее точных методов основан на использовании реакции радиационного захвата тепловых нейтронов протонами:

Если протон неподвижен, то закон сохранения энергии для этой реакции

T n , T d - кинетические энергии нейтрона и протона. При T n ≈ 0 (например, для тепловых нейтронов кинетическая энергия T n = 0,025 эВ) кинетической энергией нейтронов можно пренебречь. Исходя из закона сохранения импульса для кинетической энергии дейтрона можно получить следующее выражение; . В настоящее время энергия γ-квантов измерена с большой точностью E γ = 2223.25 кэВ. Энергия связи дейтрона . Массы протона и дейтрона m d и m p измеряются с хорошей точностью с помощью масс-спектрометра, оценка даёт величину T d = 1.3 кэВ. Отсюда можно вычислить массу нейтрона. Наиболее точное значение массы нейтрона равно (1981 г.): m n = 939,5731(27)МэВ. В скобках указана ошибка в двух последних цифрах.

Масса нейтрона на 1.293 МэВ больше массы протона. Поэтому нейтрон является β -активной частицей с временем жизни 885.4 секунды. В свободном состоянии нейтроны практически отсутствуют, если не считать небольшого количества, рождающегося под действием космических лучей.

Процесс β-распада свободного нейтрона можно представить в виде:

Этот процесс энергетически возможен, так как суммарная масса частиц, входящих в правую часть уравнения, меньше массы нейтрона. В кварковой модели распад нейтрона является следствием более фундаментального процесса превращения d-кварка: d→u+e - + . Изучение β-распада свободного нейтрона дает возможность получить информацию о слабом взаимодействии, ответственном за его распад. При этом, то обстоятельство, что изучается распад элементарной частицы, позволяет избавиться от влияния на процесс распада ядерных эффектов.

Измерение времени жизни нейтрона по отношению к β-распаду дает ценную информацию для физики слабых взаимодействий, астрофизики и космологии. В космологии период полураспада нейтрона прямо связан со скоростью образования гелия в начальном периоде существования Вселенной. Знание периода полураспада нейтрона необходимо для правильного понимания физических процессов, идущих на Солнце.

Электрический заряд нейтрона с огромной степенью точности (~10 -20 е , е - заряд электрона) равен нулю. Отличие от нуля магнитного момента нейтрона свидетельствует о его внутренней структуре. Для исследования структуры нуклонов необходимо, чтобы де-бройлевская длина волны (λ= 2 ћ/p) зондирующих частиц была мала по сравнению с размерами нуклонов. Эти условия оказалось возможным выполнить с помощью рассеяния на нуклонах быстрых электронов (~100 МэВ).

Нейтрон может обладать дипольным моментом. Это возможно, если в природе не выполняется инвариантность по отношению к обращению времени.

Хотя нейтрон в целом нейтрален, он имеет сложное внутреннее распределение заряда, что проявляется во взаимодействии нейтронов с электронами.

Можно подвести итог первой главы.

Нейтрон – это нейтральная (z = 0) дираковская частица со спином и отрицательным магнитным моментом (в единицах ядерного магнитного момента) , который в основном определяет электромагнитное взаимодействие нейтрона. Так же, как и протону, нейтрону приписывают единичный барионный заряд Y n = +1 и положительную четность P n =+1.

Масса нейтрона составляет m n = 1,00866491578 ± 0.00000000055 а.е.м. = 939,56633 ± 0.00004 МэВ, что на 1,2933318 ± 0.0000005 МэВ больше массы протона. В связи с этим нейтрон является β -радиоактивной частицей. С временем жизни τ = 885.4 ± 0.9(стат.) ± 0.4(сист.) сек он распадается по схеме (7). Здесь приведены данные 2000 г.

Что такое нейтрон? Каковы его структура, свойства и функции? Нейтроны - это самые большие из частиц, составляющих атомы, являющиеся строительными блоками всей материи.

Структура атома

Нейтроны находятся в ядре - плотной области атома, также заполненной протонами (положительно заряженными частицами). Эти два элемента удерживаются вместе при помощи силы, называем ядерной. Нейтроны имеют нейтральный заряд. Положительный заряд протона сопоставляется с отрицательным зарядом электрона для создания нейтрального атома. Несмотря на то что нейтроны в ядре не влияют на заряд атома, они все же обладают многими свойствами, которые влияют на атом, включая уровень радиоактивности.

Нейтроны, изотопы и радиоактивность

Частица, которая находится в ядре атома - нейтрон на 0,2% больше протона. Вместе они составляют 99,99% всей массы одного и того же элемента могут иметь различное количество нейтронов. Когда ученые ссылаются на атомную массу, они имеют в виду среднюю атомную массу. Например, углерод обычно имеет 6 нейтронов и 6 протонов с атомной массой 12, но иногда он встречается с атомной массой 13 (6 протонов и 7 нейтронов). Углерод с атомным номером 14 также существует, но встречается редко. Итак, атомная масса для углерода усредняется до 12,011.

Когда атомы имеют различное количество нейтронов, их называют изотопами. Ученые нашли способы добавления этих частиц в ядро ​​для создания больших изотопов. Теперь добавление нейтронов не влияет на заряд атома, так как они не имеют заряда. Однако они увеличивают радиоактивность атома. Это может привести к очень неустойчивым атомам, которые могут разряжать высокие уровни энергии.

Что такое ядро?

В химии ядро ​​является положительно заряженным центром атома, который состоит из протонов и нейтронов. Слово «ядро» происходит от латинского nucleus, которое является формой слова, означающего "орех" или "ядро". Этот термин был придуман в 1844 году Майклом Фарадеем для описания центра атома. Науки, участвующие в исследовании ядра, изучении его состава и характеристик, называются ядерной физикой и ядерной химией.

Протоны и нейтроны удерживаются сильной ядерной силой. Электроны притягиваются к ядру, но двигаются так быстро, что их вращение осуществляется на некотором расстоянии от центра атома. Заряд ядра со знаком плюс исходит от протонов, а что такое нейтрон? Это частица, которая не имеет электрического заряда. Почти весь вес атома содержится в ядре, так как протоны и нейтроны имеют гораздо большую массу, чем электроны. Число протонов в атомном ядре определяет его идентичность как элемента. Число нейтронов означает, какой изотоп элемента является атомом.

Размер атомного ядра

Ядро намного меньше общего диаметра атома, потому что электроны могут быть отдалены от центра. Атом водорода в 145 000 раз больше своего ядра, а атом урана в 23 000 раз больше своего центра. Ядро водорода является наименьшим, потому что оно состоит из одиночного протона.

Расположение протонов и нейтронов в ядре

Протон и нейтроны обычно изображаются как уплотненные вместе и равномерно распределенные по сферам. Однако это упрощение фактической структуры. Каждый нуклон (протон или нейтрон) может занимать определенный уровень энергии и диапазон местоположений. В то время как ядро ​​может быть сферическим, оно может быть также грушевидным, шаровидным или дисковидным.

Ядра протонов и нейтронов представляют собой барионы, состоящие из наименьших называемых кварками. Сила притяжения имеет очень короткий диапазон, поэтому протоны и нейтроны должны быть очень близки друг к другу, чтобы быть связанными. Это сильное притяжение преодолевает естественное отталкивание заряженных протонов.

Протон, нейтрон и электрон

Мощным толчком в развитии такой науки, как ядерная физика, стало открытие нейтрона (1932 год). Благодарить за это следует английского физика который был учеником Резерфорда. Что такое нейтрон? Это нестабильная частица, которая в свободном состоянии всего за 15 минут способна распадаться на протон, электрон и нейтрино, так называемую безмассовую нейтральную частицу.

Частица получила свое название из-за того, что она не имеет электрического заряда, она нейтральна. Нейтроны являются чрезвычайно плотными. В изолированном состоянии один нейтрон будет иметь массу всего 1,67·10 - 27 , а если взять чайную ложку плотно упакованную нейтронами, то получившийся кусок материи будет весить миллионы тонн.

Количество протонов в ядре элемента называется атомным номером. Это число дает каждому элементу свою уникальную идентичность. В атомах некоторых элементов, например углерода, число протонов в ядрах всегда одинаково, но количество нейтронов может различаться. Атом данного элемента с определенным количеством нейтронов в ядре называется изотопом.

Опасны ли одиночные нейтроны?

Что такое нейтрон? Это частица, которая наряду с протоном входит в Однако иногда они могут существовать сами по себе. Когда нейтроны находятся вне ядер атомов, они приобретают потенциально опасные свойства. Когда они двигаются с высокой скоростью, они производят смертельную радиацию. Так называемые нейтронные бомбы, известные своей способностью убивать людей и животных, при этом оказывают минимальное влияние на неживые физические структуры.

Нейтроны являются очень важной частью атома. Высокая плотность этих частиц в сочетании с их скоростью придает им чрезвычайную разрушительную силу и энергию. Как следствие, они могут изменить или даже разорвать на части ядра атомов, которые поражают. Хотя нейтрон имеет чистый нейтральный электрический заряд, он состоит из заряженных компонентов, которые отменяют друг друга относительно заряда.

Нейтрон в атоме - это крошечная частица. Как и протоны, они слишком малы, чтобы увидеть их даже с помощью электронного микроскопа, но они там есть, потому что это единственный способ, объясняющий поведение атомов. Нейтроны очень важны для обеспечения стабильности атома, однако за пределами его атомного центра они не могут существовать долго и распадаются в среднем всего лишь за 885 секунд (около 15 минут).

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 масса нейтрона = 1,00866489109991 атомная единица массы [а. е. м.]

Исходная величина

Преобразованная величина

килограмм грамм эксаграмм петаграмм тераграмм гигаграмм мегаграмм гектограмм декаграмм дециграмм сантиграмм миллиграмм микрограмм нанограмм пикограмм фемтограмм аттограмм дальтон, атомная единица массы килограмм-сила кв. сек./метр килофунт килофунт (kip) слаг фунт-сила кв. сек./фут фунт тройский фунт унция тройская унция метрическая унция короткая тонна длинная (английская) тонна пробирная тонна (США) пробирная тонна (брит.) тонна (метрическая) килотонна (метрическая) центнер (метрический) центнер американский центнер британский квартер (США) квартер (брит.) стоун (США) стоун (брит.) тонна пеннивейт скрупул карат гран гамма талант (Др. Израиль) мина (Др. Израиль) шекель (Др. Израиль) бекан (Др. Израиль) гера (Др. Израиль) талант (Др. Греция) мина (Др. Греция) тетрадрахма (Др. Греция) дидрахма (Др. Греция) драхма (Др. Греция) денарий (Др. Рим) асс (Др. Рим) кодрант (Др. Рим) лептон (Др. Рим) планковская масса атомная единица массы масса покоя электрона масса покоя мюона масса протона масса нейтрона масса дейтрона масса Земли масса Солнца берковец пуд Фунт лот золотник доля квинтал ливр

Подробнее о массе

Общие сведения

Масса - это свойство физических тел противостоять ускорению. Масса, в отличие от веса, не изменяется в зависимости от окружающей среды и не зависит от силы притяжения планеты, на которой находится это тело. Массу m определяют при помощи второго закона Ньютона, по формуле: F = m a , где F - это сила, а a - ускорение.

Масса и вес

В обиходе часто используется слово «вес», кода говорят о массе. В физике же вес, в отличие от массы - это сила, действующая на тело благодаря притяжению между телами и планетами. Вес также можно вычислить по второму закону Ньютона: P = m g , где m - это масса, а g - ускорение свободного падения. Это ускорение возникает благодаря силе притяжения планеты, вблизи которой находится тело, и его величина также зависит от этой силы. Ускорение свободного падение на Земле равно 9,80665 метра в секунду, а на Луне - примерно в шесть раз меньше - 1,63 метра в секунду. Так, тело массой в один килограмм весит 9,8 ньютона на Земле и 1,63 ньютона на Луне.

Гравитационная масса

Гравитационная масса показывает какая гравитационная сила действует на тело (пассивная масса) и с какой гравитационной силой тело действует на другие тела (активная масса). При увеличении активной гравитационной массы тела его сила притяжения также увеличивается. Именно эта сила управляет движением и расположением звезд, планет и других астрономических объектов во вселенной. Приливы и отливы также вызваны гравитационными силами Земли и Луны.

С увеличением пассивной гравитационной массы увеличивается и сила, с которой гравитационные поля других тел действуют на это тело.

Инертная масса

Инертная масса - это свойство тела противостоять движению. Именно вследствие того, что тело имеет массу, нужно прикладывать определенную силу, чтобы сдвинуть тело с места или изменить направление или скорость его движения. Чем больше инертная масса, тем большую силу нужно для этого приложить. Масса во втором законе Ньютона - именно инертная масса. По величине гравитационная и инертная массы равны.

Масса и теория относительности

Согласно теории относительности, гравитирующая масса изменяет кривизну пространственно-временного континуума. Чем больше такая масса тела, тем сильнее это искривление вокруг этого тела, поэтому вблизи тел большой массы, таких как звёзды, траектория световых лучей искривляется. этот эффект в астрономии носит название гравитационных линз. Наоборот, вдали от больших астрономических объектов (массивные звёзды или их скопления, называемые галактиками) движение световых лучей прямолинейно.

Основным постулатом теории относительности является постулат о конечности скорости распространения света. Из этого вытекает несколько любопытных следствий. Во-первых, можно представить себе существование объектов со столь большой массой, что вторая космическая скорость такого тела будет равна скорости света, т.е. никакая информация от этого объекта не сможет попасть во внешний мир. Такие космические объекты в общей теории относительности называют «чёрными дырами» и их существование было экспериментально доказано учёными. Во-вторых, при движение объекта с околосветовой скоростью его инертная масса настолько возрастает, что, локальное время внутри объекта замедляется по сравнению со временем. измеряемым стационарными часами на Земле. Этот парадокс известен как «парадокс близнецов»: один из них отправляется в космический полёт с околосветовой скоростью, другой остаётся на Земле. По возвращении из полёта через двадцать лет, выясняется, что космонавт-близнец биологически моложе своего брата!

Единицы

Килограмм

В системе СИ масса изменяется в килограммах. Килограмм определяется исходя из точного численного значения постоянной Планка h , равной 6,62607015×10⁻³⁴, выраженной в Дж с, что равно кг м² с⁻¹, причем секунда и метр определяются по точным значениям c и Δν Cs . Массу одного литра воды можно приближенно считать равной одному килограмму. Производные килограмма, грамм (1/1000 килограмма) и тонна (1000 килограммов) не являются единицами СИ, но широко используются.

Электронвольт

Электронвольт - единица для измерения энергии. Обычно ее используют в теории относительности, а энергию вычисляют по формуле E =mc ², где E - это энергия, m - масса, а c - скорость света. Согласно принципу эквивалентности массы и энергии, электронвольт - также и единица массы в системе естественных единиц, где c равна единице, а значит, масса равна энергии. В основном электронвольты используют в ядерной и атомной физике.

Атомная единица массы

Атомная единица массы (а. е. м. ) предназначена для масс молекул, атомов, и других частиц. Одна а. е. м. равна 1/12 массы атома нуклида углерода, ¹²C. Это примерно 1,66 × 10 ⁻²⁷ килограмма.

Слаг

Слаги используются в основном в британской имперской системе мер в Великобритании и некоторых других странах. Один слаг равен массе тела, которое движется с ускорением один фут в секунду за секунду, когда к нему приложена сила в один фунт-силу. Это примерно 14,59 килограмма.

Солнечная масса

Солнечная масса - мера массы, принятая в астрономии для измерения звезд, планет и галактик. Одна солнечная масса равна массе Солнца, то есть, 2 × 10³⁰ килограммов. Масса Земли примерно в 333 000 раза меньше.

Карат

В каратах измеряют массу драгоценных камней и металлов в ювелирном деле. Один карат равен 200 миллиграммам. Название и сама величина связаны с семенами рожкового дерева (по-английски: carob, произносится «кароб»). Один карат раньше был равен весу семечка этого дерева, и покупатели носили с собой свои семена, чтобы проверить, не обманули ли их продавцы драгоценных металлов и камней. Вес золотой монеты в Древнем Риме равнялся 24 семечкам рожкового дерева, и поэтому караты стали применяться для обозначения количества золота в сплаве. 24 карата - чистое золото, 12 каратов - сплав наполовину из золота, и так далее.

Гран

Гран использовался как мера веса во многих странах до эпохи Возрождения. Он основывался на весе зерен, в основном ячменя, и других популярных в то время культур. Один гран равен около 65 миллиграммам. Это немного больше четверти карата. Пока караты не получили широкого распространения, в ювелирном деле использовались граны. Эта мера веса используется и по сей день для измерения массы пороха, пуль, стрел, а также золотой фольги в стоматологии.

Другие единицы массы

В странах, где не принята метрическая система, используют меры массы британской имперской системы. Например, в Великобритании, США и Канаде широко применяются фунты, стоуны и унции. Один фунт равен 453,6 грамма. Стоуны используются в основном только для измерения массы тела человека. Один стоун - это примерно 6,35 килограмма или ровно 14 фунтов. Унции в основном используют в кулинарных рецептах, особенно для продуктов в маленьких порциях. Одна унция это 1/16 фунта, или приблизительно 28,35 грамма. В Канаде, которая формально перешла на метрическую систему в 1970-х годах, многие продукты продаются в упаковке, рассчитанной на округленные британские единицы, например, один фунт или 14 жидких унций, однако на них указан вес или объем в метрических единицах. По-английски такую систему называют «мягкой метрической» (англ. soft metric ), в отличие от «жесткой метрической» системы (англ. hard metric ), в которой на упаковке указывают округленный вес в метрических единицах. На этом снимке показаны «мягкие метрические» упаковки продуктов питания с указанием веса только в метрических единицах и объема как в метрических, так и в имперских единицах.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Размеры и массы атомов малы. Радиус атомов составляет 10 -10 м, а радиус ядра – 10 -15 м. Масса атома определяется делением массы одного моль атомов элемента на число атомов в 1 моль (N A = 6,02·10 23 моль -1). Масса атомов изменяется в пределах 10 -27 ~ 10 -25 кг. Обычно массу атомов выражают в атомных единицах массы (а.е.м.). За а.е.м. принята 1/12 массы атома изотопа углерода 12 С.

Основными характеристиками атома являются заряд его ядра (Z) и массовое число (А). Число электронов в атоме равно заряду его ядра. Свойства атомов определяются зарядом их ядер, числом электронов и их состоянием в атоме.

Основные свойства и строение ядра (теория состава атомных ядер)

1. Ядра атомов всех элементов (за исключением водорода) состоят из протонов и нейтронов.

2.Число протонов в ядре определяет значение его положительного заряда (Z). Z - порядковый номер химического элемента в периодической системе Менделеева.

3. Суммарное число протонов и нейтронов - значение его массы, так как масса атома в основном сосредоточена в ядре (99, 97% массы атома). Ядерные частицы - протоны и нейтроны - объединяются под общим названием нуклоны (от латинского слова nucleus, что означает “ядро”). Общее число нуклонов соответствует - массовому числу, т.е. округленной до целого числа его атомной массе А.

Ядра с одинаковыми Z , но различными А называются изотопами . Ядра, которые при одинаковом А имеют различные Z , называются изобарами . Всего известно около 300 устойчивых изотопов химических элементов и более 2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов

4. Число нейтронов в ядре N может быть найдено по разности между массовым числом (А ) и порядковым номером (Z ):

5. Размер ядра характеризуется радиусом ядра , имеющим условный смысл ввиду размытости границы ядра.

Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 10 17 кг/м 3 и постоянна для всех ядер. Она значительно превосходит плотности самых плотных обычных веществ.

Протонно-нейтронная теория позволила разрешить возникшие ранее противоречия в представлениях о составе атомных ядер и о его связи с порядковым номером и атомной массой.

Энергия связи ядра определяется величиной той работы, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра должна выделяться такая же энергия, какую нужно затратить при расщеплении ядра на составляющие его нуклоны. Энергия связи ядра является разностью между энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и их энергией в ядре.

При образовании ядра происходит уменьшение его массы: масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов. Уменьшение массы ядра при его образовании объясняется выделением энергии связи. Если W св- величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то соответствующая ей масса Dm, равная

называется дефектом массы и характеризует уменьшение суммарной массы при образовании ядра из составляющих его нуклонов. Одной атомной единице массы соответствует атомная единица энергии (а.е.э.): а.е.э.=931,5016 МэВ.

Удельной энергией связи ядра w свназывается энергия связи, приходящаяся на один нуклон: w св= . Величина w свсоставляет в среднем 8 МэВ/нуклон. По мере увеличения числа нуклонов в ядре удельная энергия связи убывает.

Критерием устойчивости атомных ядер является соотношение между числом протонов и нейтронов в устойчивом ядре для данных изобаров. (А = const).

Ядерные силы

1. Ядерное взаимодействие свидетельствует о том, что в ядрах существуют особые ядерные силы , не сводящиеся ни к одному из типов сил, известных в классической физике (гравитационных и электромагнитных).

2. Ядерные силы являются короткодействующими силами. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10-15 м. Длина (1,5ј2,2)10-15 мназывается радиусом действия ядерных сил .

3. Ядерные силы обнаруживают зарядовую независимость : притяжение между двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов - протонного или нуклонного. Зарядовая независимость ядерных сил видна из сравнения энергий связи в зеркальных ядрах . Так называются ядра, в которых одинаково общее число нуклонов, но число протонов в одном равно числу нейтронов в другом. Например, ядра гелия тяжелого водорода трития - .

4. Ядерные силы обладают свойством насыщения, которое проявляется в том, что нуклон в ядре взаимодействует лишь с ограниченным числом ближайших к нему соседних нуклонов. Именно поэтому наблюдается линейная зависимость энергий связи ядер от их массовых чисел (А). Практически полное насыщение ядерных сил достигается у a-частицы, которая является очень устойчивым образованием.

Радиоактивность, g -излучение, a и b - распад

1. Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц, ядер или жесткого рентгеновского излучения. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

2. Обычно все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения - жесткого, коротковолнового электроволнового излучения. Гамма-излучение является основной формой уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским ; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием g-фотона.

3. Альфа-распадом называется испускание ядрами некоторых химических элементов a - частиц. Альфа-распад является свойством тяжелых ядер с массовыми числами А >200 и зарядами ядер Z >82. Внутри таких ядер происходит образование обособленных a-частиц, состоящих каждая из двух протонов и двух нейтронов, т.е. образуется атом элемента, смещенного в таблице периодической системы элементов Д.И. Менделеева (ПСЭ) на две клеточки влево от исходного радиоактивного элемента с массовым числом меньшим не 4 единицы (правило Содди – Фаянса):

4. Термином бета-распад обозначают три типа ядерных превращений: электронный (b-) и позитронный (b+) распады, а также электронный захват .

b- распад происходит преимущественно у сравнительно богатых нейтронами ядер. При этом нейтрон ядра распадается на протон, электрон и антинейтрино () с нулевым зарядом и массой.

При b- распаде массовое число изотопа не изменяется, так как общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд увеличивается на 1. Поэтому, атом образовавшегося химического элемента смещается ПСЭ на одну клеточку вправо от исходного элемента, а его массовое число не изменяется (правило Содди – Фаянса):

b+- распад происходит преимущественно у относительно богатых протонами ядер. При этом протон ядра распадается на нейтрон, позитрон и нейтрино ().

.

При b+- распаде массовое число изотопа не изменяется, так как общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд уменьшается на 1. Поэтому, атом образовавшегося химического элемента смещается ПСЭ на одну клеточку влево от исходного элемента, а его массовое число не изменяется (правило Содди – Фаянса):

5. В случае электронного захвата превращение заключается в том, что исчезает один из электронов в ближайшем к ядру слое. Протон, превращаясь в нейтрон, как бы “захватывает” электрон; отсюда произошел термин ”электронный захват”. Электронный захват в отличие от b±-захвата сопровождается характеристическим рентгеновским излучением.

6. b--распад происходит у естественно-радиоактивных, а также искусственно-радиоактивных ядер; b+-распад характерен только для явления искусственной радиоактивности.

7. g- излучение: при возбуждении ядро атома испускает электромагнитное излучение с малой длиной волны и высокой частотой, обладающее большой жесткостью и проникающей способностью, чем рентгеновское излучение. В результате энергия ядра уменьшается, а массовое число и заряд ядра остаются не низменными. Поэтому превращение химического элемента в другой не наблюдается, а ядро атома переходит в менее возбужденное состояние.