Энергия связи атомного ядра

Анализ полуэмпирической формулы для массы и энергии связи атомного ядра [c.51]

Мерой энергии связи атомного ядра является дефект массы. Дефектом массы Ат называется разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра М, [c.469]

Первоначальным толчком к идее изотопической инвариантности послужило сравнение поведения протонов и нейтронов в ядре и в ядерных столкновениях. Протон и нейтрон имеют почти одинаковые массы и одинаковые спины. Но протон существенно отличается от нейтрона тем, что он электрически заряжен. Поэтому с точки зрения атомной физики, в которой электрические силы — главные, различие между протоном и нейтроном колоссальное. Добавление лишнего протона к ядру увеличивает атомный номер на единицу, т. е. фундаментальным образом изменяет химические свойства соответствующего атома. Добавление же нового нейтрона превращает атом в другой изотоп того же элемента, обладающий практически теми же химическими свойствами. Посмотрим теперь, сколь сильно различаются протон и нейтрон в ядерной физике. В ядрах, по крайней мере в легких, электрические силы не являются главными, уступая первенство короткодействующим, но гораздо более интенсивным ядерным силам. И вот оказывается, что по отношению к ядерным силам протон и нейтрон ведут себя совершенно одинаково. Сейчас считается твердо установленным, что если бы достаточно могучий волшебник сумел выключить электромагнитные взаимодействия, то лишенный электрического заряда протон точно сравнялся бы с нейтроном по массе и вообще стал бы совершенно тождествен нейтрону по своим свойствам. Эта одинаковость ядерных взаимодействий для протонов и нейтронов ярко проявляется в так называемых зеркальных легких ядрах, получающихся друг из друга заменой протонов на нейтроны и наоборот. Вот, например, как выглядят низшие уровни зеркальных ядер (6р -f 7п), (7р + 6п). Из рис. 5.9 видно, что схемы уровней ядер и удивительно схожи. Те же спины и четности, почти те же расстояния между уровнями. Только энергия связи у ядра N на [c.189]

Удельная энергия связи нуклонов в атомных ядрах в сотни тысяч раз превосходит энергию связи электронов в атомах. [c.320]

Атомному ядру данного элемента, как и всякому материальному объекту, присущи определенные характерные свойства, выражающие индивидуальность этого ядра электрический заряд, масса, спин, электрический и магнитный моменты, энергия связи и т. д. К рассмотрению этих свойств мы и перейдем. [c.81]

Приравнивая разность энергии связи зеркальных ядер энергии (III.13), удается определить значение радиуса ядра R = при значении = (1,2 1,3) 10 м. Многие годы этот метод определения R ядра считался хорошим. Однако в настоящее время выяснено, что модель однородно заряженной сферы является слишком грубой для реального атомного ядра. [c.90]

Дейтрон — ядро тяжелого водорода Н , построенное из двух нуклонов (протона и нейтрона), является простейшим из атомных ядер, содержащих более чем один нуклон. Массовое число дейтрона Л = 2, заряд Z = 1, масса М = 2,01410219 у. а. е. м. ( + 11), энергия связи (зе = 2,22471 (+ 40) Мэе, S J-A = 1,1123 Мэе на нуклон, магнитный момент в ядерных магнетонах = + 0,857348, [c.152]

Отдельные догадки о существовании в ядрах оболочек протонов и электронов высказывались еще в 1924—1928 гг. до от1<рытия нейтрона. Однако доказательства в пользу модели ядерных оболочек часто сменялись сильными аргументами против нее, и наоборот. И вот в период 1935—1945 гг. было установлено, что модель ядерных оболочек не в состоянии объяснить энергии связи ядер и особенно легких ядер. Против модели оболочек выдвигаются серьезные возражения, что ядро в отличие от электронной оболочки атома не имеет преобладающего центрального потенциала и не может рассматриваться по аналогии с атомной (электронной) оболочкой. Успех капельной модели в объяснении деления ядер и правдоподобность идей составного ядра в истолковании ядерных реакций значительно задержали изучение оболочечной структуры атомных ядер. [c.183]

Средние и тяжелые атомные ядра с Л 100 — 200 представляют собой квантовомеханические системы с большим числом нук-ло. юв. Пользуясь методами термодинамики и статистической физики, можно и в ядерной физике ввести понятия внутриядерная температура, энтропия и т. д.— и связать величину температуры с энергией возбуждения ядра. С этой точки зрения повышение средней энергии нуклонов ядра при захвате ядром налетающей частицы можно рассматривать как повышение температуры ядра. Испускание ядром нейтрона можно рассматривать как процесс испарения, сопровождающийся понижением температуры ядра. [c.278]

Масса ядра равна разности между массой атома и суммой масс Z электронов атомной оболочки (с точностью до энергии связи этих электронов). [c.29]

Мезоатом обладает свойствами обычного атома. В частности, при переходах л-мезонов с одной орбиты на другую испускается рентгеновское излучение. Энергия этого излучения может быть рассчитана и измерена экспериментально. В связи с малостью радиуса мезонной орбиты расчетное значение энергии испускаемого излучения сильно зависит от предположения о размерах атомного ядра, так что по экспериментальному значению энергии излучения можно определить радиус атомного ядра. [c.54]

Легко предсказать свойства нейтрино. В соответствии с законом сохранения электрического заряда и с тем, что нейтрино че ионизует атомов среды, через которую оно пролетает, заряд нейтрино должен быть равен нулю. Масса нейтрино тоже должна быть равна нулю (или во всяком случае много меньше массы электрона — см. п.З этого параграфа). Это связано с тем, что нейтрино уносит большую часть энергии р-распада. Из отсутствия ионизации следует также равенство нулю или чрезвычайная малость магнитного момента нейтрино. Спин нейтрино должен быть полуцелым. Это связано с тем, что характер спина (целый или полуцелый) атомного ядра определяется, как было показано в 4, массовым числом А. В процессе р-распада А не меняется и, следовательно, характер спина ядра должен сохраняться. Вместе с тем вылетающий в результате р-распада электрон уносит с собой спин /г/2, что должно привести к изменению характера спина ядра. Противоречие устраняется, если приписать нейтрино полуцелый спин. Теоретический расчет формы р-спектра, сделанный в разных предположениях относительно значения спина нейтрино, показал, что его спин должен быть равен h /2. Проведенное рассуждение одинаково справедливо как для р--распада, так и для р+-распада. [c.144]

Взаимодействия нейтронов с ядрами составляют, пожалуй, самый обширный и разнообразный класс ядерных взаимодействий. Объясняется это тем, что нейтроны (наряду с протонами) входят в состав любого атомного ядра, в котором они прочно связаны ядерными силами. Поэтому при сближении с ядром нейтроны должны с ним эффективно взаимодействовать, причем в отличие от протонов, которые из-за кулоновского барьера не могут эффективно взаимодействовать с ядром при малых энергиях, нейтроны, не имеющие заряда, взаимодействуют с ядром и при низких энергиях. [c.283]

В отличие от рассмотренного выше механизма протекания ядерной реакции с образованием промежуточного ядра в процессе Оппенгеймера — Филлипса дейтон вообще не попадает в атомное ядро, а, приблизившись к нему, поляризуется большими электрическими силами, действующими между ядром и входящим в состав дейтона протоном. При этом если высота кулоновского барьера ядра заметно превышает энергию связи дейтона [Вк > то [c.459]

Эффект Комптона на легких атомах можно объяснить, если рассматривать столкновения рентгеновских фотонов с электронами. В этих столкновениях фотон передает электрону часть своей энергии в результате энергия фотона, а значит, и частота излучения уменьшаются, что и объясняет появление смещенной линии в спектре рассеянного рентгеновского излучения. Электрон должен быть сравнительно слабо связан с атомным ядром, его энергия связи должна быть существенно меньше, чем та энергия, которую передает ему при столкновении рентгеновский фотон. Такой электрон можно рассматривать свободным и покоящимся до столкновения. [c.75]

Высокое содержание в составе КЛ ядер Li, Be, В, элементов с зарядом ядра 21<2<25 и других редких в природе элементов и их изотопов (рис. 43.5, 43.6) объясняется тем, что они вторичны — возникают при фрагментации более тяжелых ядер, взаимодействующих с атомными ядрами межзвездного газа. Доля вторичных ядер уменьшается с энергией (рис. 43.7), что связано с соответствующим уменьшением времени удержания КЛ в Галактике. Определенный с учетом поправки на фрагментацию состав первичных ядер КЛ в источниках приведен в табл. 43.1. [c.1174]

Почти всеми приведенными выше статическими характеристиками обладают не только атомные ядра, но и все микрообъекты, и в частности элементарные частицы. Так, элементарные частицы обладают зарядом, спином, четностью, радиусом, магнитным моментом, статистикой. Вместо энергии связи и массового числа для элементарных частиц рассматриваются соответствующие эквивалентные понятия массы и барионного заряда. [c.78]

Вторым, и значительно более мощным, источником энергии является гравитационное сжатие звезды. Масштаб высвобождаемой при сжатии гравитационной энергии можно оценить, сравнив удельную энергию связи нуклона в атомном ядре с энергией связи нуклона в гравитационном поле. Максимально возможная гравитационная энергия связи нуклона, как показывается в общей теории относительности, равняется его энергии покоя. Именно такой будет энергия связи у нуклона, находящегося на поверхности звезды, радиус которой равняется ее гравитационному радиусу Меньшей, но все еще намного превышающей ядерную будет энергия связи нуклона, находящегося на поверхности нейтронной звезды. Например, если масса последней равняется массе Солнца, то гравитационная энергия связи находящегося на ее поверхности нуклона дается формулой [c.616]

Как известно, по измерению разницы между массой того или иного атомного ядра и суммой масс образующих его протонов и нейтронов можно вычислить энергию связи нуклонов в ядре. Ниже мы приводим наиболее употребительные приближенные соотношения между единицами массы и энергии [c.320]

Энергия связи атомного ядра (отрицательная пр знаку) по абсолютной величине равна работе, которую надй совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны без сообщения им кинетической энергии. Энергия связи атомного ядра является разностью между энергией протонов и нейронов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра из составляющих его нуклонов должна выделяться энергия, равная АЕсв — энергии связи в ядре. [c.468]

Существенно изменилось и представление о современных проблемах прочности. В настоящее время такие проблемы возникают, как правило, в связи с реализацией общегосударственных программ по использованию новейших открытий в области физики, механики, биологин и других естественных и технических наук. Это, например, программы, связанные с использованием энергии расщепления атомного ядра, а также с освоением космоса. Именно в этих областях мы сталкиваемся с чрезвычайно тяжелыми эксплуатационными условиями работы элементов конструкций как в отношении интенсивности воздействия внешней среды и уровня силового и теплового нагружения, так и в отношении характера изменения этих воздействий Бо времени. [c.661]

Свойство насыщения ядерных сил приводит к тому, что энергия связи в ядре в первом приближении пропорциональна числу нуклонов. Оно проявляется также и в том, что плотность ядерного вещества примерно одинакова для различных ядер, так как объем ядра V оказывается пропорциональным А. Таким образом, можно было бы рассматривать ядра состоящими из некоторого ядерного вещества или высококонденсирован)юй нуклопной жидкости , заполняющей объем ядра с постоянной плотностью. Это дает основание уподобить атомное ядро капле нуклонной жидкости (см. 29). [c.135]

Общие свойства и структура ядер. В этом разделе исследуются основные свойства атомных ядер электрический заряд, масса массовое число), спин, магнитный и электрический моменты, энергия связи, система энергетических уровней возбужденногс ядра, эффективные размеры ядра и т. д. В зависимости от перечисленных свойств может быть проведена систематизация стабильных атомных ядер. Делаются попытки объяснить основные свойства ядер, с этой целью выдвигаются различные модели атомного ядра, исследуются возможности этих моделей в объяснении ядерных свойств. [c.8]

Атомное ядро представляет собой систему из А элементарных пуклонных частиц, удерживаемых вместе силами связи. Если бы мы пожелали разделить эту систему — ядро на образующие его составные нуклонные частицы, то нам пришлось бы произвести работу против действия сил связи. Величина этой работы и будет являться мерой энергии связи (мерой прочности ядра). Поэтому [c.91]

Ядериые силы характеризуются огромной величиной, обес-печиваю1цей среднюю энергию связи на нуклон в (7—8,5) Мэе. Для сравнения укажем, что силы электромагнитного взаимодействия обес]1ечивают энергию связи атомов в молекуле лишь в несколько электрон-вольт и энергию связи для внешних и средних электронов с атомным ядром в десятки, сотни и тысячи электрон-вольт. [c.135]

Атомные ядра, располагающиеся вдоль плоскости N + Z = А = = onst являются изобарными. Энергия их связи выступает так же, как функция нейтронного избытка 2Т = S.N = N Z, [c.144]

Капельная модель атомного ядра помогла объяснить многие явления. С ее шомощью удалось получить полузмпирическую формулу для энергии связи и массы ядра, объяснить многие особенности деления тяжелых ядер и некоторые закономерности а-рас-пада. [c.44]

Другие за кономерности в изменении свойств атомяых ядер в зависимости от числа содержащихся в них нуклонов были обнаружены при детальном рассмотрении энергии связи, спина, магнитного и электрического квадрупольного моментов ядер, распространенности изотопов в природе, особенностей а- и 3-распа-дов и других характеристик. При этом оказалось что перечисленные свойства изменяются таким образом, что из всей совокупности атомных ядер должны быть выделены ядра, содержащие 2, 8, 20, 50, 82 или 126 (магические числа) нейтронов или протонов . Опыт показывает, что ядра с такими количествами нейтронов или протонов магические ядра) особенно устойчивы. Наибольшей устойчивостью обладают так называемые дважды магические ядра, т. е. ядра, которые содержат магическое число протонов и магическое число нейтронов (например, Ше, 0 , [c.184]

Исследование различных свойств атомиых ядер (энергия связи, распространенность в природе, особенности а- и р-распада и др.) локазывает особую устойчивость ядер, содержащих 2, 8, 20, 50, 82 или 126 (магические числа) протонов или нейтронов. Подобное поведение атомных ядер объясняется в оболочечной модели ядра, построенной по аналогии с моделью электронных оболочек в атоме. [c.200]

Физика эффекта Мёссбауэра. Все приведенные выше оценки для энергии отдачи делались в предположении, что атомы (атомные ядра) являются свободными. Однако в действительности они обычно связаны в кристаллической решетке (испускающее и поглощающее кванты излучения вещество, как правило, находится в твердой фазе). Это обстоятельство несущественно в атомной спектроскопии, где энергия отдачи очень мала эВ) и ширина спект- [c.209]

Химическая термодинамика занимается изучением химических процессов с термодинамической точки зрения и в отличие от технической рассматривает явления, в которых происходят знутрп-молекулярные изменения рабочего тела при сохранении гтомами молекул своей индивидуальности. Образование новых веществ (рабочего тела) или разложение веществ осуществляется в результате химической реакции. Для химического процесса характерно изменение числа и расположения атомов в молекуле реагирующих веществ. В ходе реакции разрушаются старые и возникают новые связи между атомами. В результате действия сил связей шэоисхо-дит выделение или поглощение энергии. Энергия, которая может проявляться только в результате химической реакции, называется химической энергией. Химическая энергия представляет собой часть внутренней энергии системы, рассматриваемой в момент химического превращения, ибо в запас внутренней энергии входит не только кинетическая и потенциальная энергия молекул, но и ншергия электронов, энергия, содержащаяся в атомных ядрах, лучистая энергия. Отличительным признаком химической реакции является изменение состава системы в результате перераспределения массы между реагирующими веществами в изолированной системе. Если же система не изолирована от окружающей среды, то свойства ее должны зависеть также от количества вещества, введенного в систему или выведенного из нее. Если, например, в калориметрическую бомбу поместить смесь из двух объемов водорода и одного объема кислорода (гремучий газ), то, несмотря на отсутствие теплообмена, происходит реакция с образованием водяного пара [c.191]

Деление атомного ядра — это процесс распада на два (реже три и четыре) сравнимых по массе ядра — осколка деления. Впервые деление ядер наблюдалось при облучении ядер урана нейтронами [1], затем было обнаружено спонтанное деление ядер урана [2]. Для ядер с массовым числом Л >100 реакция деления экзо-термична, поскольку энергия связи, приходящаяся на один нуклон, в ядрах-осколках больше, чем в делящемся ядре. Освобождаемая при делении ядер энергия выделяется в виде кинетической энергии осколков, энергии, которая уносится нейтронами, у-квантами, р-частицами и антинейтрино, сопровождающими процесс деления ядер. [c.1087]

Ядерные энергии связи часто измеряются в атомных единицах массы (а. е. м.). Атомная единица массы равна 1/12 массы атома углерода ),т. е. 1,66056-10" г, или 931,502МэВ. Например, масса ядра гелия (а-частицы) равняется = 4,001523 а. е. м. Следовательно, энергия связи а-частицы равняется [c.38]

Сравнивая энергию 7-излучения радионуклидов с энергией связи нейтронов в различных атомных ядрах, видим, что при создании фотонейтронных источников в качестве источников v-излучения можно использовать ограниченное число радионуклидов, а в качестве мишеней только бериллий и дейтерий, у которых энергия связи нейтронов в ядрах равна соответственно 1,665 и 2,226 МэВ. Реакцию (у, п) могут вызывать лишь 7-кванты, энергия которых превышает указанную энергию связи нейтрона. [c.286]

Различные виды фотонного излучения имеют единую электромагнитную природу и отличаются только энергией фотонов, а следовательно, и частотой излучения [см. уравнение (5.21)]. Спектр электромагнитных излучений представлен на рис. 14.1. Фотоны самых высоких энергии составляют гамма-излучение. На противоположном конце энергетического спектра находится радиоволновое излучение. Все виды фотонов возникают в результате ускорения электрических зарядов. В случае гамма-излучения это — заряды частиц, составляющих атомное ядро. Поскольку по атомной шкале энергия связи нуклонов в ядре очень велика, внутриядерные колебания приводят к возникновению фотонов высоких энергий. Электроны, которые находятся на окружающих ядро атома оболочках, также могут порождать фотоны. При переходах электронов во внутренних оболочках, где энергии связи ве- лнки, возникает рентгеновское излучение. Колебания валентных электронов приводят к возникновению фотонов ультрафиолетового (УФ), видимого или инфракрасного (ИК) излучения. Ускорения зарядов в электрических цепях или электрические разряды в атмосфере служат источником фотонов еще более низких энергий — радиоволнового излучения, кото- [c.333]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...