реферат. Ядерка Реферат. Реферат Несмачная М. В. Уралэнин группа эн390018 Кафедра атомных станций и виэ руководитель Ошканов Н. Н. Профессор
 Скачать 38.21 Kb.
|
|
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМНЫХ ЯДЕР Реферат Несмачная М.В. УралЭНИН Группа ЭН-390018 Кафедра атомных станций и ВИЭ Руководитель Ошканов Н.Н. Профессор Кафедра «Атомные станции и ВИЭ» 2021 Содержание Характеристики ядра………………………………………………………………………….……………………………………………3 Название характеристики, определение…………………………………………………………………………………3 Массовое число…………………………………………………………………………………………………….………3 Масса…………………………………………………………………………………………………………………………….3 Электрический заряд……………………………………………………………………………………………………3 Энергия связи……………………………………………………………………………………………………………….3 Радиус…………………………………………………………………………………………………………………………..3 Спин………………………………………………………………………………………………………………………………3 Магнитный момент………………………………………………………………………………………………………3 Изотопический спин……………………………………………………………………………………………….……3 Значение характеристики…………………………………………………………………………………………………………4 Массовое число и масса………………………………………………………………………………………………4 Электрический заряд……………………………………………………………………………….…………………..4 Энергия связи………………………………………………………………………………………………….……………4 Радиус…………………………………………………………………………………………………………………………..4 Спин………………………………………………………………………………………………………………………………4 Магнитный момент………………………………………………………………………………………………..……5 Изотопический спин…………………………………………………………………………………………………….5 Характеристики частиц………………………………………………………………….………………………………………………..6 Нейтрон……………………………………………………………………………………………..………………………………………6 Массовое число и масса………………………………………………………………………………………………6 Электрический заряд……………………………………………………………………………………………………6 Радиус…………………………………………………………………………………………………………………………..6 Спин………………………………………………………………………………………………………………………………6 Магнитный момент………………………………………………………………………….…………………………..6 Изотопический спин…………………………………………………………………………………………………….6 Протон………………………………………………………………………………………………………………………….……………7 Массовое число и масса………………………………………………………………………..…………………….7 Электрический заряд………………………………………………….………………………………………………..7 Радиус…………………………………………………………………………………….…………………………………….7 Спин…………………………………………………………………………………………………..………………………….7 Магнитный момент……………………………………………………………………………………..……………….7 Изотопический спин…………………………………………………………………………………………………….7 Список используемой литературы………………………………………………………………………..………………………………8 Характристики ядра Название характеристики, определение Массовое число Массовое число атомного ядра – суммарное количество протонов и нейтронов (называемых общим термином «нуклоны») в ядре. Обычно обозначается буквой A. Масса Масса ядра – сумма масс протонов и нейтронов, входящих в ядро, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.). обозначается буквой М. Электрический заряд Электрический заряд ядра – количество протонов в ядре. Обозначается буквой Z. Энергия связи Энергия связи — это энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц, и соответственно это та энергия, которая необходима для расщепления ядра на составляющие его частицы. Обозначается буквой Е. Радиус Радиус ядра − расстояние, на котором плотность ядра падает в 2 раза. Обозначается буквой R. Спин Спин - собственный момент импульса ядра. Обозначается буквой I. Магнитный момент Магнитный момент - основная физическая величина, характеризующая магнитные свойства вещества и вызывающая ориентацию тел относительно вектора внешнего магнитного поля. Обозначается буквой μ. Изотопический спин Изотопический спин - одна из внутренних характеристик (квантовое число), определяющая число зарядовых состояний адронов. Обозначается буквой Т. Значение характеристики 1.2.1 Массовое число и масса Массовое число близко к атомной массе изотопа, выраженной в атомных единицах массы, но совпадает с ней только для углерода-12, поскольку атомная единица массы (а. е. м.) определяется сейчас как 1⁄12 массы атома 12С. Во всех остальных случаях атомная масса не является целым числом, в отличие от массового числа. Так, массовое число изотопа хлора 35Cl равно 35, а его атомная масса составляет 34,96885 а.е.м. Массовое число в обозначении конкретного нуклида (вида атомных ядер) пишется верхним левым индексом, например 232Th. Нуклиды с одинаковым массовым числом называются изобарами (например, изобарами являются нуклиды 14С и 14N). 1.2.2. Электрический заряд Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядра химического элемента в таблице Менделеева. 1.2.3. Энергия связи Экспериментально было обнаружено, что для всех стабильных ядер масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых по отдельности. Эта разница называется дефектом массы или избытком массы. Согласно принципу эквивалентности массы и энергии дефект массы представляет собой массу, эквивалентную работе, затраченной ядерными силами, чтобы собрать все нуклоны вместе при образовании ядра. Эта величина равна изменению потенциальной энергии нуклонов в результате их объединения в ядро. Энергия, эквивалентная дефекту массы и называется энергией связи ядра. 1.2.4. Радиус Анализ распада тяжёлых ядер уточнил оценку Резерфорда и связал радиус ядра R с массовым числом A простым соотношением: R=r0A1/3, где r0 — константа. Так как радиус ядра не является чисто геометрической характеристикой и связан прежде всего с радиусом действия ядерных сил, то значение r0 зависит от процесса, при анализе которого получено значение R, усреднённое значение r0 =1,23*10-15 м, таким образом радиус ядра в метрах: R=1,23*10-15A1/3. 1.2.5. Спин Поскольку нуклоны обладают собственным механическим моментом, или спином, равным 1/2, то и ядра должны иметь механические моменты. Кроме того, нуклоны участвуют в ядре в орбитальном движении, которое также характеризуется определённым моментом количества движения каждого нуклона. Орбитальные моменты принимают только целочисленные значения ђ (постоянная Дирака). Все механические моменты нуклонов, как спины, так и орбитальные, суммируются алгебраически и составляют спин ядра. Несмотря на то, что число нуклонов в ядре может быть очень велико, спины ядер обычно невелики и составляют не более нескольких ђ, что объясняется особенностью взаимодействия одноимённых нуклонов. Все парные протоны и нейтроны взаимодействуют только так, что их спины взаимно компенсируются, то есть пары всегда взаимодействуют с антипараллельными спинами. Суммарный орбитальный момент пары также всегда равен нулю. В результате ядра, состоящие из чётного числа протонов и чётного числа нейтронов, не имеют механического момента. Отличные от нуля спины существуют только у ядер, имеющих в своём составе непарные нуклоны, спин такого нуклона суммируется с его же орбитальным моментом и имеет какое-либо полуцелое значение: 1/2, 3/2, 5/2. Ядра нечётно-нечётного состава имеют целочисленные спины: 1, 2, 3 и т. д. 1.2.6. Магнитный момент Измерения спинов стали возможными благодаря наличию непосредственно связанных с ними магнитных моментов. Они измеряются в магнетонах и у различных ядер равны от −2 до +5 ядерных магнетонов. Из-за относительно большой массы нуклонов магнитные моменты ядер очень малы по сравнению с магнитными моментами электронов, поэтому их измерение гораздо сложнее. Как и спины, магнитные моменты измеряются спектроскопическими методами, наиболее точным является метод ядерного магнитного резонанса. Магнитный момент чётно-чётных пар, как и спин, равен нулю. Магнитные моменты ядер с непарными нуклонами образуются собственными моментами этих нуклонов и моментом, связанным с орбитальным движением непарного протона 1.2.7. Изотопический спин Понятие изотопического спина было введено Гейзенбергом в 1932 г. Изоспин сохраняется во всех процессах, обусловленных сильным взаимодействием, однако нарушается в слабом и электромагнитном воздействии. Сохранение изоспина в сильных взаимодействиях позволяет приближённо вычислять сечения реакций и предсказывать структуру ядерных уровней в случаях, когда эффекты несохраняющих изоспин взаимодействий малы. Характеристики частиц Нейтрон Массовое число и масса Массовое число нейтрона равно единице. Масса нейтрона 939,565 420 52 МэВ; 1,008 664 915 95 а.е.м.; 1,674927 498 04⋅10-27 кг; 1838,683 661 73 массы электрона. Электрический заряд Электрический заряд нейтрона равен нулю. Экспериментально измеренное значение совместимо с нулём: (−0,2 ± 0,8)⋅10−21 элементарного электрического заряда. Радиус П  олевая теория элементарных частиц определяет радиус (r) элементарной частицы как расстояние от центра до точки, в которой достигается максимум плотности массы. Д  ля нейтрона это будет 3,3518 ∙10-16 м. К этому надо добавить еще толщину слоя электромагнитного поля 1,0978 ∙10-16 м.Тогда получится 4,4496 ∙10-16 м. Таким образом, внешняя граница нейтрона должна находиться от центра на расстоянии более 4,4496 ∙10-16 м. Спин Спин нейтрона равен ½ (фермион). Спин свободного нейтрона измеряется методом когерентного отражения от магнитных зеркал. Магнитный момент Магнитный момент нейтрона равен −1,913 042 73 ядерного магнетона, или −9,662 365 1×10−27 Дж/Тл. Магнитный момент нейтрона измеряется с помощью резонансного метода молекулярных пучков. Изотопический спин Изотопический спин нейтрона равен -1/2. Протон Массовое число и масса Массовое число нейтрона равно единице. Масса протона составляет 1,6726⋅10−27 кг или 938,27 МэВ, что примерно в 1836 раз больше массы электрона. Электрический заряд Электрический заряд нейтрона положителен и равен по модулю заряду электрона 1,6022*10-19 Кл. Радиус Протон, как и любая квантомеханическая система, не имеет чётких границ — составляющие его кварки размазаны в пространстве в соответствии со своей волновой функцией. Поэтому нельзя однозначно сказать, что такое размер протона — это вопрос соглашения. В качестве размера можно выбрать радиус твёрдого кора ядерных сил, электрический либо магнитный радиус или другую характерную величину размерности длины. Однако чаще всего за размер элементарной частицы принимают среднеквадратический радиус распределения электрического заряда (электрический радиус). Для определения радиуса протона использовалось рассеяние электронов. Результат оказался равен 0,831±0,012 фм. Спин Спин равен 1/2, поэтому протон является фермионом. Магнитный момент Магнитный момент протона определяется путём измерения отношения резонансной частоты прецессии магнитного момента протона в заданном однородном магнитном поле и циклотронной частоты обращения протона по круговой орбите в том же самом поле. Он равен 2,792 847 344 63 ядерного магнетона или 1,410 606 797 36×10-26 Дж/Тл. Изотопический спин Как показывает эксперимент, ядерные силы обладают свойством изотопической симметрии: они не меняются при замене протонов на нейтроны и наоборот. Поэтому в теории ядерных сил протон и нейтрон часто рассматривают как состояния одной частицы с изотопическим спином 1/2 (нуклона), отличающиеся его проекцией (у протона +1/2, у нейтрона −1/2). Список используемой литературы
Начало формы |