Строение атомного ядра. Ядерные силы.

Строение атомного ядра. Ядерные силы.

ОТКРЫТИЕ ПРОТОНА

Искусственное превращение атомных ядер

• Ядро устойчиво. Резерфорд предположил, что для разрушения ядра нужна большая энергия. Носителями большой энергии в то время были α -частицы, вылетающие из ядер при радиоактивном распаде.

• исследование взаимодействия α -частиц с ядрами атомов азота методом сцинтилляций
• α –частица выбивала из ядра азота новую частицу (протон – первый)

?

Треки заряженных частиц в камере Вильсона

• расходящиеся прямые - следы α -частиц, которые пролетели сквозь пространство камеры, не испытав соударений с ядрами атомов азота.
• след одной α -частицы раздваивается. В точке раздвоения трека произошло взаимодействие α -частицы с ядром атома азота  образовались ядра атомов кислорода и водорода.

Реакция взаимодействия ядра азота с α -частицами с образованием ядер кислорода и водорода:

Протон

— ядро атома водорода.

Протон

• Встречается в земных условиях в свободном состоянии как ядра атома водорода.
• Отклоняются электрическим и магнитным полем

Исследовано взаимодействие α -частиц с ядрами других элементов

• Бор
• Натрий
• Алюминий
• Магний
• Фтор

Вывод: протоны входят в состав всех химических элементов

• Ядра тяжелых элементов не испытывали превращений.
• Из-за большого электрического (положительного) заряда α -частица не могла приблизиться к ядру вплотную.

ОТКРЫТИЕ НЕЙТРОНА

В 1932 г. Дж. Чедвик

• обнаружил, что при бомбардировке бериллия α -частицами возникает излучение .
• бириллиевое излучение

?

γ -излучение

• 1. Высокая проникающая способность
• 2. Не оставляет следов в камере Вильсона
• 3. Не вызывает сцинтилляций
• 4. Не испытывает отклонений в электрических и магнитных полях

Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио-Кюри

• Обнаружили, что если на пути излучения, образующегося при бомбардировке бериллия α -частицами, поставить парафиновую пластину, то ионизирующая способность излучения увеличивается.
• Предположили, что излучение выбивает из парафиновой пластины протоны.

Супруги Жолио-Кюри

• обнаружили протоны и по длине пробега оценили их энергию.
• Если протоны ускорялись в результате столкновения с γ -квантами, то энергия этих квантов должна была быть огромной —55 МэВ.

• Азот Е=90 МэВ
• Аргон Е=150 МэВ
• Одни и те же γ -кванты обладали различной энергией.

γ -излучение

Нейтрон

Нейтрон

• не ионизирует воздух
• обладает большой проникающей способностью

- «могучее оружие» для ядерных реакций

Строение атомного ядра.

• Дмитрий Дмитриевич Иваненко и Вернер Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель строения ядер .

Протонно-нейтронная модель ядра

Обозначение химического элемента

• X — обозначение химического элемента
• А — массовое число (число нуклонов)
• Z — зарядовое число (порядковый номер) совпадает с порядковым номером химического элемента
• N — число нейтронов

А = N + Z

Х

А

Z

Изотопы

• Z , q - одинаковый - одинаковые физические свойства
• N , А - разное - разные физические свойства

F электр.) " width="640"

Гравитационные силы малы

Электростатические – силы отталкивания

Протоны

Нейтроны

Ядерные силы!

(в 100 раз F электр.)

• 1. Относятся к особому типу взаимодействия, называемому сильным. Самые мощные силы в природе.
• 2. Действуют между всеми нуклонами  зарядовая независимость ( P  P , n  n , P  n ).
• 3. Силы притяжения

• 4. Короткодействующие силы (радиус их действия сравним с размерами ядра)
• 5. Взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов
• 6. Обменные

200 m e " width="640"

Механизм:

• Вокруг каждого нуклона существует облако π -мезонов
• Нуклоны постоянно обмениваются π -мезонами (пионами)
• Обнаружены 1947г
• m пиона 200 m e

π -мезоны

– кванты ядерного поля