🗊Презентация Основные свойства атомных ядер

Государственный университет «Дубна» Факультет естественных и инженерных наук Кафедра ядерной физики Основные свойства атомных ядер Абакумов А.М.

АТОМНОЕ ЯДРО – общие сведения Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Атомное ядро – положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома. Ядро атома состоит из нуклонов(протонов и нейтронов).

открытие ядра Первая попытка создания модели атома принадлежит Дж.Томсону (1903). Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной формы радиусом 10^(–10) м. Положительный заряд атома равномерно распределён по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него. Через несколько лет в опытах Э.Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна.

опыт Резерфорда Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э.Резерфордом и его сотрудниками Э.Марсденом и Х.Гейгером в 1909–1911 годах. Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц. K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп.

опыт Резерфорда Рассеяние альфа-частиц в модели : Томсона (а), Резерфорда (b) Таким образом, оказалось, что в центре атома находится плотное положительно заряженное ядро. Это ядро содержит весь положительный заряд и не менее 99,95 % его массы. Вещество, составляющее ядро атома, имеет колоссальную плотность ρ≈10^15 г/см3. Заряд ядра должен быть равен суммарному заряду всех электронов, входящих в состав атома. Впоследствии удалось установить, что если заряд электрона принять за единицу, то заряд ядра в точности равен номеру данного элемента в таблице Менделеева.

размер ядра На основании закона Кулона для точечных зарядов можно вычислить наименьшее расстояние rmin, на которое может подойти к центру ядра α-частица, летящая точно по направлению к ядру(прицельный параметр b = 0). Для этого следует приравнять ее начальную кинетическую энергию к потенциальной энергии взаимодействия α-частицы с ядром в момент ее полной остановки : Рассеяние α-частицы на атомном ядрe (Au). с энергией 5 Мэв налетала на атомное ядро золота . На этих данных было рассчитано, что минимальное расстояние , на которое может приблизиться составляет rmin м=10 fm (Сивухин т5 «Атомная и ядерная физика» 2-е изд 2002.). Эта величина была принята за верхнюю оценку радиуса ядра. В современных расчетах пользуются формулой: , где -константа, А-атомный номер Для атома золота R=1,3* fm=7,54 fm

Упругое рассеяние электронов Всякое дифференциальное эффективное сечение рассеяния можно записать в виде: = , где )- амплитуда рассеяния, q=передаваемый при рассеянии импульс. Амплитуду рассеяния в таком случае можно записать в виде: f(q)=- , V(x)- потенциал, на котором происходит рассеяние f()=- V(x)=exp(-x/a), a - длина порядка атомных размеров f()=- , если q>> h/a , то =

Упругое рассеяние электронов Пример расчетов в MathCAD: Классическая картина столкновения ядер 4He+ 197Au для энергии Eц.м.=5 МэВ,

Формула Мотта Формула Мотта: =4(1-) , где E-энергия падающего электрона , = , где F(= - формфактор

Плотность распределения в атомном ядре

Плотность распределения заряда в атомном ядре (пример из NRV)

Плотность распределения заряда в атомном ядре (пример из NRV) <ch >^1/2-среднеквадратичный зарядовый радиус, <ch >=r=4= , где R-радиус ядра

Плотность распределения заряда в атомном ядре (пример из NRV) <ch >^1/2-среднеквадратичный зарядовый радиус, <ch >=r=4= , где R-радиус ядра

Плотность распределения заряда в атомном ядре (пример из NRV)

Список литературы: Б.С.Ишханов ,И.М.Капитонов, Н.П.Юдин «Частицы и атомные ядра» ,с.197-203. И.Н.Бекман «Ядерная физика, лекция 4, атомное ядро» ,с. 1-24. Г.фраунфельдер, Э.Хенли «Субатомная физика» , с 162-180. Широков Ю.М. ,Юдин М.П. «ядерная физика» (изд.2е)-1980 Сивухин т5 «Атомная и ядерная физика» 2-е изд 2002