Вопрос 40. Строение ядра. Ядерные силы. Энергия связи ядра, удельная энергия связи ядра.

А́томное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров, что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома. Атомные ядра изучает ядерная физика.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Протон и нейтрон обладают собственным моментом количества движения (спином), равным [сн 1] и связанным с ним магнитным моментом.

1.Между составл-ми ядро нуклонами действуют силы, кот. с точки зрения классич.физики не могут быть охаракт-ны. Этот новый тип сил назвали ядерными.Эти ядерные силы относятся к классу сильно взаимодействующих сил.У них существуют свои особ. и св-ва:1)Притяженье.Т.к. силы очень быстро уменьшаются с расстоянием,то эти силы явл.короткодейств-ми2)Зарядовая независимость(действие ядерных сил между 2-мя протонами, 2-мя нейтронами или м/д протоном и нейтроном будут одинак. по величине)3)Насыщение(каждый нуклон в ядре может взаимодейств только с огранич.числом ближайших к нему нуклонов)4)Зависят от ориентации спинов взаимодейств. нуклонов 5)Не явл.центр-ми силами 2.Модели ядра а)капельная.Эта модель основана на аналогии между поведением нуклонов в ядре и поведением молекул в капле жидкости.В обоих случаях силы,взаимодействующие между частицами,которые составляют расс-ый объект явл. короткодействющими и им свойственно насыщение, кроме этого модели капли и модели ядра свойственна постоянная плотность вещества и объем капли и объем ядра пропорционален числу частиц.И именно капельная модель ядра позволила получить полуэмпирическую формулу для энергии связи нуклонов в ядре,объяснила механизм ядерных реакций и ядерного деления ядра.Однако эта модель не смогла объяснить повышенную устойчивость ядер.б)оболочечная м.я.Эта модель представл.собой расс-ние нуклонов в ядре по дискретным энергетич.уровням или оболочкам,кот-ые заполнены нуклонами согласно принципу Паули и эта модель связывает устойчивость ядра с заполнением этих уровней.Ядра с наибольшим кол-ом заполненных оболочек или ядро с полностью заполн. оболочками явл.наиболее устойчивыми.Данная модель дала возможность определить такие св-ва,связанные с электроном-спин, момент ядер и периодичность изменеия св-в этих ядерДанная модель очень удачно использ. для легких и средних ядер,а также для основного или невозбужденного состояния.Всвязи с развитием яд. физики возник.новые факты,кот-ые не описываются приведенными моделями,поэтому созданы new модели ядер или рассматр. обобщенная модель ядра в виде синтеза капельной,оболочечной и др. моделей ядер

Вопрос 41. Радиоактивность ядер. Законы распада ядер. Активность распада.

Радиоактивность-это превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого, сопровождающиеся испусканием некоторых частиц.Существует 2 вида радиоактивности:1)естественная(радиоактивн.,кот-ая происх. в природных условиях у неустойчивых нуклонов)2)искусственная(радиоактивность,кот-ая происх. в рез-те ядерных реакций)

Самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада N=N₀*e^-λt(1),где N₀-нач.число ядер в нач.момент времени,N-число ядер по истеч. времени t в том же объеме,λ-пост.распада,кот-ая характеризует вероятность распада вещества за какое-то кол-во времени=доле ядер распадающ.в ед.времени.Закон основан на 2-х предположениях:1.Постоянная распада не зависит от внешних условий.2.Число ядер, рападающихся за элем.время dt пропорционально конечному числу ядер.Если анализировать 1 и 2 получим след.,что убыль числа ядер за какое-то элем.время dt про-на конечному числу ядер и времени за кот-ое происходит данный распад –dN=dt*λ*N, dN/N=-λdt проинтегрировав получим(1)Существует понятие средней продолжит.жизни,обратно про-ой пост.распада τ≈1/λ Выведем,что τ=1/N₀интегр.от 0 до ∞ λNdt=λинтегр.от 0 до ∞e^-λt=1/λ Характеристикой устойчивости ядер относит-но распада явл.период полураспада Т_½=ln2/λ=

Активность А=dN/dt (по модулю) – скор.распада – число распавшихся ядер в ед.времени

А=N*λ

Закон радиоактивного распада — закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году. Современная формулировка закона:

что означает, что число распадов за интервал времени в произвольном веществе пропорционально числу имеющихся в образце атомов .

В этом математическом выражении — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с−1. Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.

Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий, среди которых формулировки характеристик распада — среднее время жизни атома и период полураспада[2][3][4][5].

Акти́вность радиоактивного источника — ожидаемое число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени. Удельная активность — активность, приходящаяся на единицу массы вещества источника.