atom

Тема: Атомное ядро.
Строение атомного ядра. Ядерные силы. Модели ядра.

Атомное ядро - это центральная часть атома, содержащая протоны и нейтроны, называемые нуклонами.

Протоны обладают положительным зарядом, а нейтроны не имеют заряда. Эти частицы, составляющие ядро, сильно связаны между собой ядерными силами.

​

Физика элементарных частиц

​

1. Модель жидкой капли:

   Эта модель представляет ядро как жидкую каплю, в которой нуклоны (протоны и нейтроны) распределены по объему ядра. Она хорошо описывает многие ядра, особенно средних размеров, но не учитывает некоторые особенности, такие как структура ядра с большим избытком нейтронов или протонов.

Физика элементарных частиц

​

Модель кваркового глюонного плазмы:

Эта модель утверждает, что протоны и нейтроны состоят из кварков и глюонов, которые взаимодействуют друг с другом внутри ядра. Она используется для объяснения экспериментальных данных, полученных на больших энергиях столкновения ядерных частиц.

Физика элементарных частиц

​

1. Модель ядра жесткой сферы: Эта модель рассматривает ядро как совокупность нуклонов, расположенных внутри жесткой сферы. Эта модель может дать представление о размере ядра и его плотности.

Физика элементарных частиц

​

Ядерные силы, или сильные взаимодействия, отвечают за связь нуклонов внутри ядра. Они являются одними из четырех фундаментальных взаимодействий в природе, рядом с гравитационными, электромагнитными и слабыми взаимодействиями. Ядерные силы действуют на очень малых расстояниях и имеют краткодействующий характер. Они сильно притягивают нуклоны вместе, превышая отталкивающие электростатические силы между протонами, что позволяет существовать стабильным ядрам.

Характеристики атомного ядра

● Радиус ядра – экспериментально показано,

что

r = 1,3·10-15·А1/3[м] = 1,3·А1/3[ферми = 10-15м].
Следовательно, объѐм ядра пропорционален

числу нуклонов A = N + Z в ядре.

● Плотность ядерного вещества примерно

одинакова для всех ядер и ≈ 1017кг/м3, что
значительно больше плотности обычных
веществ.

Ядерные силы

Силы, удерживающие нуклоны в ядре,

называются ядерными силами – это силы
притяжения, отличны от сил, известных в
классической механике.

Ядерные силы, действующие между двумя

нуклонами в ядре, по порядку величины в 100
раз больше электростатического
взаимодействия между протонами,
следовательно, это сильное
взаимодействие.

Энергия связи ядра

• Полная энергия связи численно равна

работе, которую необходимо совершить для
расщепления ядра на составляющие его
нуклоны без предания им кинетической
энергии.

Из закона сохранения энергии следует, что при

образовании из нуклонов ядра должна
выделиться энергия равная энергии, которую
необходимо затратить, чтобы расщепить
ядро, т.е. энергия связи ядра.

Как правило, применяется уравнение (2),

т.к. обычно даѐтся не масса ядер, а
масса атомов, а замена mp → mH;
mя → mат практически не влияет, т.к.
ведѐт к добавке к (Zmp ) и (mя )
величины равной (Zme ), которой
пренебрегают по причине ничтожно
малой величины связи электрона с
ядром.











  
2
ат

2

.

m

m

Z

A

m

Z

с

Е
n

H

св












• Характер зависимости δЕ(А) определяется

конкуренцией ядерных сил притяжения и
электростатических сил отталкивания. Чем
больше А (т.е. Z), тем сильнее влияют на
характер зависимости протоны:

Поэтому прочность ядер при больших Z

снижается.

А

δ Е , М э В

4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0

2

4

6

8

.

Z~
r
q
~

F

2

2

2

Кл

Дефект масс Δm.

На Δm уменьшается масса всех нуклонов

при образовании из них атомного ядра.





.

m

m

N

m

Z

m

с

m

m

N

m

Z

с

Е

n

n

з

n

n

з

св

ядра

2

я

2

нуклонов

масса

,





















