Вопрос 33.

Нуклонный уровень строения атомных ядер. Дефект массы и энергия связи.

Нейтрон- частица по всем своим св-вам такая же, как ядро атома водорода - протон, но только без электрического заряда. Гейзенберг и Иваненко выдвинули гипотезу о том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Они объединяются словом нуклон.

Протоны- это элементарные частицы, которые являются ядрами атомов легчайшего элемента – водорода. Число протонов в ядре равно орядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Протон имеет положительный электричекий заряд. P состоит из 2-х u-кварков с зарядом Q = +2/3 и одного d-кварка с Q= -1/3. Конечный размер 10 ^{– 13} см.

Нейтрон состоит из 1 u-кварка и 2 d-кварков. Эта частица устойчива только в составе стабильных атомных ядер, свободный нейтрон распадается на электрон, протон и электронное антинейтрино.

В ядре нуклоны связаны силами особого рода – ядерными. Механизм действия ядерных сил основан на том же принципе, что и электромагнитных - на обмене взаимодейств. Объектов виртуальными частицами.

Виртуальные частицы – это частицы, кот имеют такие же квантовые числа (спин, электр и барион заряды), как и соотв реальные частицы, но для кот не выполняется обычная связь межде энергией, импульсом и массой.

Масса ядра определяется массой входящих в его состав протонов и нейтронов. Поскольку любое ядро состоит из Z протонов и N нейтронов (N=A-Z, где A-массовое число нуклонов в ядре), то может показаться, что масса ядра равна сумме масс протонов и нейтронов. Однако реальная масса всегда больше такой суммы. Их разнось получила название дефекта массы ^m.

Энергия – одна из важнейших характеристик протекания любых физических процессов. Сцепление частиц происходит под действием ядерных сил. При этом как только 2 нуклона окажутся в пределах зоны действия ядерных сил, они нач под их действием двиг навстречу друг другу с быстро нарастающей скоростью, так что в момент столкновения будут обладать большим запасом кинетической энергии. Когда лишняя энергия уйдет в виде фотона, нуклоны окажутся крепко связаны друг с другом, т.к в системе не осталось энергии на преодоление ядерных сил. Теперь разорвать ядро на отдельные нуклоны можно, лишь введя в него извне энергию не меньше той, что выделялась в процессе его образования. Это и есть полная энергия связи ядра

Минимальная энергия Е_св , которую нужно затратить для разделения атомного ядра на составляющие его нуклоны, называется энергией связи ядра. Эта энергия расходуется на совершение работы против действия ядерных сил притяжения между нуклонами. На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что при образовании ядра из отдельных нуклонов выделяется энергия, равная энергии связи. Энергия связи очень велика. С энергией связи непосредственно связано происхождение дефекта массы.

Е_св = mс².