🗊Презентация Основные свойства атомных ядер. Масса и энергия связи ядра

Вопросы Строение ядра; Магические ядра; Ядерные силы; Энергия связи ядра; Полуэмпирическая формула Вайцзеккера;

Атомное ядро Атомное ядро – это центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса и весь положительный электрический заряд. 

Атомное ядро - система связанных и взаимодействующих друг с другом нуклонов: Атомное ядро - система связанных и взаимодействующих друг с другом нуклонов: протонов p и нейтронов n.

Карта ядер

Ядерные силы Силы, которые не дают протонам разлететься под действием кулоновских, носят название ядерных сил. Ядерные силы являются проявлением сильного взаимодействия и действуют на расстояниях 10-14 - 10-15 м (размеры ядра).

Энергия связи ядра Минимальная энергия, необходимая для разделении его на отдельные нуклоны называется энергией связи ядра.

Рис.1. Примеры дефект масс в NRV

Удобнее рассматривать энергию связи, приходящуюся на 1 нуклон - удельную энергию связи: Удобнее рассматривать энергию связи, приходящуюся на 1 нуклон - удельную энергию связи: Удельная энергия является средней работой по удалению нуклона из ядра. У легких элементов растет с ростом A. Достигает (массовое число в пределах 50-65). Затем падает до 7.6 МэВ у .

Рис.2. Примеры удельной энергий связи в NRV

Магические ядра В особую группу можно выделить атомные ядра, содержащие так называемые магические числа протонов или нейтронов. Особенностями таких ядер являются: Энергия связи больше, чем у соседних ядер; Повышенная распространённость в природе.

Полуэмпирическая формула Вайцзеккера На этой основе был создан способ описания ядра в модели жидкой капли, предложенный в 1935 г. Вайцзеккером:

НО! ядро имеет поверхность и нуклоны на поверхности связаны слабее, чем внутри. Следовательно, чем больше поверхность, тем меньше . НО! ядро имеет поверхность и нуклоны на поверхности связаны слабее, чем внутри. Следовательно, чем больше поверхность, тем меньше . Поэтому вводится слагаемое поверхностной энергии пропорциональное поверхности ядра со знаком "-": Поверхность ядра пропорциональна . Значит

Ядерная жидкость имеет заряд Z, обусловленный протонами, которые испытывают кулоновское отталкивание, а значит ослабляют удельную энергию связи для тяжелых ядер. Ядерная жидкость имеет заряд Z, обусловленный протонами, которые испытывают кулоновское отталкивание, а значит ослабляют удельную энергию связи для тяжелых ядер. Кулоновская энергия - составная часть со знаком "-". Для равномерного распределения заряда электрическая энергия равна . Кулоновские силы – дальнодействующие, и поэтому кулоновская энергия пропорцио­наль­на числу взаимодействующих пар, то есть

Опыт показал, что ядра, состоящие из одинакового числа нейтронов и протонов (N=Z), обладают большей устойчивостью, большей энергией связи, чем с разными. Опыт показал, что ядра, состоящие из одинакового числа нейтронов и протонов (N=Z), обладают большей устойчивостью, большей энергией связи, чем с разными. Отклонение от равенства (N=Z) в любую сторону ведет к уменьшению энергии связи. Это должно быть учтено в формуле для энергии. Член, учитывающий такое уменьшение энергии, получил название энергии симметрии. Он берется в следующем виде:

Последнее слагаемое в формуле для энергии связи связано со следующим: Последнее слагаемое в формуле для энергии связи связано со следующим: Ядра с четным A можно разделить на две группы: четно-четные ядра с четным числом нейтронов и протонов; нечетно-нечетные ядра с нечетным числом, как нейтронов, так и протонов. Опыт показывает, что четно-четные ядра имеют систематически большую энергию связи, чем нечетные, в то время как ядра нечетно-нечетные имеют меньшую энергию связи. Особенно четко это наблюдается в области легких ядер. Такая особенность в поведении удельной энергии связи отражается в формуле для энергии связи добавкой члена, имеющего вид , где

В том обстоятельстве, что энергия связи оказывается систематически большей для ядер, содержащих четное число нейтронов и протонов, проявля­ется эффект парного взаимодействия между частицами одного типа. Этот эффект получил название спаривания одинаковых нуклонов в ядре. При спа­ривании, как показывают измерения ядерных масс, энер­гия связи воз­растает приблизительно на 1 МэВ. Эта дополнительная энергия: В том обстоятельстве, что энергия связи оказывается систематически большей для ядер, содержащих четное число нейтронов и протонов, проявля­ется эффект парного взаимодействия между частицами одного типа. Этот эффект получил название спаривания одинаковых нуклонов в ядре. При спа­ривании, как показывают измерения ядерных масс, энер­гия связи воз­растает приблизительно на 1 МэВ. Эта дополнительная энергия:

Эта формула получила название полуэмпирической формулы Вайцзеккера. Коэффициенты в формуле подбираются так, чтобы получилось наилучшее согласие с опытом. В настоящее время приняты следующие значения: Формула Вайцзеккера для энергии связи в большинстве случаев справедлива с точностью до нескольких МэВ и чрезвычайно полезна при выяснении всех существенных общих свойств ядер. Однако некоторые детали не отражаются этой формулой должным образом. Сюда относятся, например, особая устойчивость “магических” ядер и флуктуации энергии спаривания.

Литература: Мухин. Экспериментальная ядерная физика. Книга 1. Физика атомного ядра. Часть 1. Свойства ядра, нуклонов и радиоактивных излучений. Б.С.Ишханов,И.М.Капитонов, Н.П.Юдин Частицы и атомные ядра. Москва, 2002. Ю.М.Широков, Н.П.Юдин Ядерная физика. Москва «Наука»: 1980. http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e201.html

СПАСИБО СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!