Поправка на влияние чётности

Вторая особенность — влияние чётности   и   на устойчивость ядер, а следовательно, на энергию связи. Можно разбить все ядра на три группы:

• (1) чётно-чётные ядра (   — чётное )

• (2) нечётно-чётные и чётно-нечётные (   — нечётное )

• (3) нечётно-нечётные (   — чётное )

Увеличение или уменьшение числа протонов или нейтронов на единицу скачком переводит ядро из одной группы в другую, соответственно скачком должна при этом изменяться энергия связи. Этот экспериментальный факт учитывается введением в формулу члена   следующим образом:

Из сопоставления расчётных и экспериментальных данных 

Таким образом, в целом эмпирическую формулу для энергии связи записывают:

2. Состав, энергии связи  и массы ядер.

Энергия связи

Зависимость средней энергии связи (по оси y) от массового числа (по оси x) ядер.

Основная статья: Дефект массы

См. также: Капельная модель ядра

Большая энергия связи нуклонов, входящих в ядро, говорит о существовании ядерных сил, поскольку известные гравитационные силы слишком малы, чтобы преодолеть взаимное электростатическое отталкивание протонов в ядре. Связь нуклонов осуществляется чрезвычайно короткоживущими силами, которые возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами, между нуклонами в ядре.

Экспериментально было обнаружено, что для всех стабильных ядер масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых по отдельности. Эта разница называется дефектом массы или избытком массы и определяется соотношением:

,

где   и   — массы свободного протона и нейтрона,   — масса ядра.

Согласно принципу эквивалентности массы и энергии дефект массы представляет собой массу, эквивалентную работе, затраченной ядерными силами, чтобы собрать все нуклоны вместе при образовании ядра. Эта величина равна изменению потенциальной энергии нуклонов в результате их объединения в ядро.

Энергия, эквивалентная дефекту массы, называется энергией связи ядра и равна:

,

где   — скорость света в вакууме.

Другим важным параметром ядра является энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра, которую можно вычислить, разделив энергию связи ядра на число содержащихся в нём нуклонов:

Эта величина представляет собой среднюю энергию, которую нужно затратить, чтобы удалить один нуклон из ядра, или среднее изменение энергии связи ядра, когда свободный протон или нейтрон поглощается в нём.

Как видно из поясняющего рисунка, при малых значениях массовых чисел удельная энергия связи ядер резко возрастает и достигает максимума при   (примерно 8,8 Мэв). Нуклиды с такими массовыми числами наиболее устойчивы. С дальнейшим ростом   средняя энергия связи уменьшается, однако в широком интервале массовых чисел значение энергии почти постоянно (  МэВ), из чего следует, что можно записать  .

Такой характер поведения средней энергии связи указывает на свойство ядерных сил достигать насыщения, то есть на возможность взаимодействия нуклона только с малым числом «партнёров». Если бы ядерные силы не обладали свойством насыщения, то в пределах радиуса действия ядерных сил каждый нуклон взаимодействовал бы с каждым из остальных и энергия взаимодействия была бы пропорциональна  , а средняя энергия связи одного нуклона не была бы постоянной у разных ядер, а возрастала бы с ростом  .

Общая закономерность зависимости энергии связи от массового числа описывается формулой Вайцзеккера в рамках теории капельной модели ядра^[1][2][8][9].

3. Размеры ядер и способы их определения.

http://alexandr4784.narod.ru/sdvafpdf6/safgl08_65.pdf Вопрос 1 - Любые учебники по ядерной физике для студентов ВУЗов Вопрос 2,3 – [Ракобольская]  §3,4 и [Широков] §2 Лабораторная работа №5 1. Понятия и определения: Изотоп, виды фундаментальных взаимодействий, экзоэнергетическая\эндоэнергетическая ядерные реакции, дефект масс, энергия покоя, энергия связи, соотношения неопределенностей Гейзенберга, степень свободы, монохроматическое излучение, фермионы\бозоны. 2. Свойства ядерных сил 3. Модели атомных ядер (модель Ферми-газа, капельная модель, оболочечная модель, коллективные модели ядер, обобщенная модель ядра) Вопрос 1 - Любые учебники по атомной и ядерной физике для студентов ВУЗов Вопрос 2 – [Иродов] §8.3 и [Ракобольская] § 10 Вопрос 3 – [Ракобольская]§9 [Широков] Глава 3 [Детлаф] §16.7 [Путилов] §94,95, [Сивухин] Глава X Лабораторная работа №6 1. Понятия и определения: радиоактивность, фотон, гамма-излучение (дипазон энергий\длин волн), K,L,…. оболочки, закон Мозли. 2. Радиоактивные превращения ядер (закон радиоактивного распада, вековое равновесие, гамма-распад, внутренняя конверсия электронов, ядерная изомерия, эффект Мессбауэра). Вопрос 1 - Любые учебники по атомной и ядерной физике для студентов ВУЗов Вопрос 2 – [Широков] Глава IV §2 (пункт 4 – ознакомительное чтение) §6 пункт 4 (внутренняя конверсия), пункт 6 (эффект Мессбауэра), [Ракобольская ] §14, §15 §20 Лабораторная работа №7 1.      Понятия и определения: альфа-частица (заряд, структура), орбиталь, спин, тензор физической величины, фермионы\бозоны, диполь\квадруполь\октуполь\..... 2.      Задача Найти спины, четности и определить конфигурацию основных состояний заданных ядер пользуясь моделью ядерных оболочек. 3.      Взаимодействие частиц и излучения с веществом (ионизационное торможение, импульсная диаграмма упругого рассеяния, радиационное торможение) Лабораторная работа №9 1.      Понятия и определения: Экспозиционная, эквивалентная, поглощенная дозы. Мощность этих доз. Единицы измерения и предельно допустимые нормы. Монохроматическое излучение, монохроматический поток γ квантов. Электронные слои и оболочки (или оболочки и подоболочки, ). Квантовые числа n, l : физический смысл и возможные значения. 2. Взаимодействие частиц и излучения с веществом: синхротронное излучение, излучение Вавилова-Черенкова, фотоэффект, эффект Комптона, рождение электрон-позитронной пары) Вопрос 1 [Широков, Юдин] Глава XIII, §1, стр. 647-649 ru.wikipedia.org/wiki/Доза_излучения Монохроматическое излучение - любая книга по оптике Электронные слои и оболочки, а также про квантовые числа см. книгу [Иродов]  стр.152-154 (§6.5) Про квантовые числа n, l написано в [Иродов]  стр. 134 Вопрос 2 [Широков, Юдин] стр. 446-453 (Глава VIII, §4) Лабораторная работа №11 1. Почему λ (постоянная распада) и период полураспада не зависят от времени? 2. Естественный радиоактивный фон. Принцы радиоуглеродного анализа 3. Единицы измерения доз излучения. Взаимодействие ионизирующего излучения с биологическими тканями. Биологическое действие ядерных излучений (в т.ч. нейтронного излучения). Радиационная безопасность. Вопрос 1 [Широков, Юдин] Глава XIII, §1, стр. 647-649, [Широков, Юдин] Глава XIII, §4, стр. 666-678 Лабораторная работа №13 1. Понятия и определения: ТВЭЛ, коэффициент размножения нейтронов, реактивность реактора, критическое, надкритическое и подкритическое состояние ядерного реактора, тепловые нейтроны 2. Взаимодействие нейтронов с ядрами. Деление ядер: основные закономерности, энергия деления. Механизм деления. 3. Классификация ядерных реакторов.  Физический принцип работы атомного реактора на примере кипящего ядерного реактора либо водо-водяного ядерного реактора. 4. Синтез ядер. Термоядерные реакции. Проблема управляемого термоядерного синтеза. ru.wikipedia.org/wiki/Кипящий_ядерный_реактор ru.wikipedia.org/wiki/Водо-водяной_ядерный_реактор Лабораторная работа №14 1. Понятия и определения: 2. Спин ядра и моменты нуклонов. 3. Электромагнитные моменты ядра и нуклонов. Лабораторная работа №15 1. Понятия и определения: Закон Био-Савара, сила Ампера, сила Лоренца, траектория 2. Вывод уравнения (8) методички 3. Структура адронов. Основные положения теории кварков. Цветовой заряд. Глюоны.