Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
РАДИОНУКЛИДОВ С ВЕЩЕСТВОМ
Цель работы: измерение коэффициентов поглощения g-излучения твердыми телами. Определение энергии g-квантов и механизма взаимодействия излучения с веществом по коэффициентам поглощения.
Теоретические сведения
Строение атомного ядра
Существование атомных ядер впервые было экспериментально доказано в знаменитых опытах Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. В этих опытах удалось также установить размеры ядра. Оказалось, что диаметр ядра имеет порядок 10-12-10-13 м. На основании этих опытов возникла планетарная модель атома, которая была детально разработана Н.Бором. Теория Бора позволила объяснить многие наблюдаемые свойства атомов.
По современным представлениям ядро атома любого элемента состоит из протонов и нейтронов, называемых нуклонами. Основные характеристики стабильных ядер - это зарядовое число Z, равное числу протонов, входящих в состав ядра, и массовое число А, равное полному числу нуклонов и ядре. Число N нейтронов в ядре, очевидно, равно разности А - Z
Так как заряд протона представляет собой элементарный положительный заряд e=1,6 10-19 Кл, то электрический заряд ядра равен Ze. В нейтральном атоме полное число электронов в электронной оболочке равно Z . Поэтому зарядовое число Z ядра совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе Менделеева и определяет все его химические свойства.
Наряду с термином "ядро атома" используется также термин нуклид. Нуклиды с одинаковыми зарядовыми числами Z, но различными числами нейтронов N, называются изотопами, так как соответствуют одному и тому же химическому элементу, т.е. одному и тому же элементу в таблице Менделеева. Химические элементы имеют по несколько изотопов и в природе встречаются в виде смесей определенного процентного состава. Нуклиды с одинаковыми массовыми числами А, но с различными Z и N, называются изобарами (т.е. одинаково тяжелыми).
Массы протонов и нейтронов очень близки: масса протона mn= l836,15me, масса нейтрона mn=1836,68me, где me=0,91095 10-30 кг – масса электрона. Поэтому масса нуклида практически определяется общим числом А входящих и него нуклонов, а не значениями Z и N. За атомную единицу массы (а.е.м.) принимают 1/12 часть массы нуклида изотопа углерода 6C, содержащего 12 нуклонов. Поэтому в атомных единицах масса любого нуклона почти не отличается от единицы. В этих единицах масса ядра приближенно равна массовому числу А.
Энергия связи
Неточное совпадение массы нуклида с его массовым числом обусловлено не только различием масс протонов и нейтронов, но и тем, что их массы не складываются аддитивно в массу образуемого ими нуклида М:
М <Zmp +Nmn.
Разность между суммой масс протонов и нейтронов Zmp +Nmn, и массой ядра М называется дефектом массы. Дефект массы определяет энергию связи ядра EСВ, т.е. ту энергию, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны:
Eсв=(Zmр + Nmn - M)c2, (6.1)
где с - скорость света в вакууме.
Соотношение (6.1) является следствием общей релятивистской формулы Е0=m0c2, связывающей энергию покоя любого тела с его массой то. Очевидно, что энергия связи характеризует взаимодействие между нуклонами в ядре.
Ядерные силы
Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными. Эти силы представляют собой проявление самого интенсивного из известных в физике взаимодействий - так называемого сильного взаимодействия. Ядерные силы, действующие между двумя протонами в ядре, примерно на два порядка больше кулоновских электростатических сил, действующих между ними, и в 1038 раз больше сил их гравитационного взаимодействия.
На основании опытных данных можно заключить, что нейтроны и протоны в ядре в отношении сильного взаимодействия ведут себя практически одинаково: ядерные силы между двумя протонами, двумя нейтронами или протоном и нейтроном неразличимы. Поэтому протоны и нейтроны в ядре рассматривают как два различных зарядовых состояния одной и той же частицы - нуклона. Независимость ядерных сил от зарядового состояния нуклонов называется изотопической инвариантностью.
Действие ядерных сил быстро спадает с расстоянием: на расстояниях больших 2×10-11 см их действие не проявляется. Вплоть до расстояния порядка 0,7×10-13 см они проявляются как силы притяжения, на меньших расстояниях -как силы отталкивания. Силы отталкивания настолько быстро растут с уменьшением расстояния, что нуклоны в ядре можно рассматривать как соприкасающиеся частицы неизменных размеров.
