Электрический заряд и масса ядра

Электрический заряд и масса ядра [c.81]

Непосредственной предысторией ядерной физики можно считать годы от открытия периодического закона Д. И. Менделеева до открытия радиоактивности (1869—1895). Периодическая система элементов Менделеева выражала сложность строения атома, заключала в себе связь тогда еще не известных науке основных характеристик атомного ядра—его электрического заряда и массы. [c.9]

Кроме электрического заряда и массы, каждое атомное ядро в данном стационарном состоянии обладает также определенным [c.112]

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]

Подобно заряженным частицам (и в отличие от нейтронов), пучок Y-квантов поглощается веществом в основном за счет электромагнитных взаимодействий. Однако механизм этого поглощения существенно иной. На это есть две причины. Во-первых, у-кванты не имеют электрического заряда и тем самым не подвержены влиянию дальнодействующих кулоновских сил. Как мы установили в гл. Vn, 6, взаимодействие улучей с электронами происходит в областях с радиусом порядка 10" см, что на три порядка меньше межатомных расстояний. Поэтому у-кванты при прохождении через вещество сравнительно редко сталкиваются с электронами и ядрами, но зато при столкновении, как правило, резко отклоняются от своего пути, т. е. практически выбывают из пучка. Вторая отличительная особенность 7-квантов состоит в том, что они обладают нулевой массой покоя и, следовательно, не могут иметь скорости, отличной от скорости света (см. гл. I, 2). А это значит, что 7-кванты в среде не могут замедляться. Они либо поглощаются, либо рассеиваются, причем в основном на большие углы. [c.447]

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]

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]

Рис. 1. Планетарная модель атома. Вся атомная масса сосредоточена в положительно заряженном ядре. Отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг ядра, нейтрализуют его положительный заряд и делают атом электрически нейтральным. Хотя атом в целом очень мал, ядро меньше его в 100 000 раз

Ядро с избыточным содержанием нейтронов достигает устойчивого состояния вследствие излучения лишних нейтронов или при превращении некоторых из них в протоны. Последний процесс и является причиной бета-распада, уже упоминавшегося ранее в связи с описанием естественной радиоактивности. Хотя бета-частицы (электроны) не могут существовать внутри ядра среди положительно заряженных протонов, нейтрон может излучить электрон и при этом превратиться в протон затем электрон немедленно покидает ядро в виде бета-частицы, а протон остается в ядре. Кроме того, наряду с электроном из нейтрона (а затем и из ядра) вылетает также и другая частица, называемая нейтрино . Поскольку она не имеет ни массы покоя, ни электрического заряда, ее очень трудно обнаружить при помощи обычных приборов, но существование нейтрино в природе полностью сейчас подтверждено благодаря его ядер-ным и магнитным взаимодействиям. [c.54]

Электрический заряд ядра имеет для свойств атома несравненно большее значение, чем его вес или масса. Два ядра с одинаковым зарядом, но различной массой дают атомы настолько похожие, что их почти невозможно различить. Мы всегда принимаем их за атомы того же самого элемента. В действительности они не совсем одинаковы. Их называют изотопами. У водорода наряду с обычными ядрами — протонами — иногда присутствуют в ничтожном количестве дейтроны, вес которых вдвое больше. Водород с ядрами удвоенного веса называется тяжелым водородом, а вода, приготовленная из него, — тяжелой водой. Она составляет всего около сотой доли процента природной воды, и добывать ее приходится с чрезвычайным трудом. Тяжелая вода кипит при ста трех градусах, и вообще разница между обыкновенной и тяжелой водой очень невелика. У водорода, таким образом, один изотоп является ничтожной примесью. В других случаях дело обстоит иначе. Например, в любом количестве хлора около половины его атомов несколько легче, другая — тяжелее. Он состоит из смеси двух изотопов почти поровну. [c.526]

Атомы, электроны и ионы. По современным понятиям вещество имеет атомное строение, т. е. состоит из мелких частиц — атомов. Атом в свою очередь является совокупностью еще более мелких, электрически заряженных и нейтральных частиц. Наиболее простую систему представляет атом водорода. В его центре находится тяжелое ядро с элементарным положительным зарядом — протон, в котором практически сосредоточена вся масса атома. Вокруг ядра, под влиянием его притяжения, вращаются отрицательно заряженные частицы, называемые электронами. Ядро заряжено положительно, электроны имеют отрицательный заряд. Так как электроны обладают отрицательным зарядом, равным положительному заряду ядра, то атом электрически нейтрален. [c.73]

В обычном состоянии в центре атома диэлектрика расположено атомное ядро, вокруг которого вращаются электроны, образующие электронное облако. В этом случае центры масс положительных и отрицательных электрических зарядов совпадают, поэтому атомы электрически нейтральны. Однако если приложить электрическое поле, то электронное облако сместится, его центр не будет совпадать с центром ядра атома и образуется диполь. Такую поляризацию, основанную на смещении электронов или электронного облака, называют электронной поляризацией. Индуцированный при этом дипольный момент ре, приходящийся на одну молекулу, для не слишком большого электрического поля определяется следующей формулой [c.80]

По современным представлениям источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды. В веществе имеют место два типа микроскопических токов, связанных с орбитальным и спиновым движением заряженных частиц. Поэтому ядра и электронные оболочки атомов обладают определенным результирующим орбитальным и спиновым магнетизмом, количественной характеристикой которого являются соответствующие магнитные моменты атомов. Мерой магнитного состояния макроскопического образца материала служит результирующий магнитный момент, отнесенный к единице объема или к единице массы образца. [c.12]

Средняя энергия связи на нуклон свМ ( 1.1.4) есть величина приблизительно постоянная, равная восьми тысячным массы нуклона. Таким образом, в первом приближении энергия Есв пропорциональна массе ядра. Аналогично энергия химической связи некоторого объема жидкости пропорциональна числу содержащихся в этом объеме молекул. Поэтому простейшая модель ядра — капля жидкости, роль молекул которой играют нуклоны. Несмотря на то что эта модель макроскопическая, она дает возможность вычислить радиус ядра в предположении его сферичности. С помощью пучка электронов можно прозондировать распределение электрического заряда внутри ядра и измерить средний радиус этого распределения. В последнее время разработаны методы атомной физики, позволяющие гораздо проще определить радиус ядра. [c.78]

Изотопическое смещение рентгеновских линий. В случае ядер изотопов эффекты, обусловленные электрическим зарядом, одинаковы для всех ядер, и поэтому смещение спектральных линий должно быть обусловлено только различием их масс и объемов. Если удастся в расчетах учесть по отдельности влияние массы и влияние объема, то таким образом можно определить радиус ядра. Значение г , полученное таким методом, по порядку величины равно 1,2 фм. [c.89]

Есть еще один потенциальный путь инициирования реакции синтеза — использование явления ц-катализа. Мы говорили, что масса мюона /и = 200/ие и что Тц = 2,2 10 с, а по остальным свойствам он аналогичен электрону. В частности, отрицательный мюон может заменить электрон на боровской орбите атома и образовать ц -атом (рис. 403, а). Из-за т /Ше ЮО радиус ц-орбиты в ц-атоме примерно в 200 раз меньше радиуса -орбиты. Соответственно ц-атомы типа р, ц с1 и в 200 раз меньше, чем соответствующие изотопы водорода Н, Н- и Н. Благодаря этому обстоятельству и нулевому электрическому заряду ц-атом может близко подойти к ядру и образовать ц-молекулу типа р ис1, й И, размеры которой достаточно малы (10 —10 ° см) для протекания реакций pd, й или Л за счет туннельного перехода (рис. 403, б). [c.189]

В зависимости от строения молекул различаются полярные и неполярные диэлектрики. Если в отсутствие внешнего электрического поля центры масс (1.2.3.4°) положительных и отрицательных зарядов в молекуле диэлектрика совпадают, то он называется неполярным. В отсутствие внешнего электрического поля дипольный момент молекулы неполярного диэлектрика равен нулю. Например, в атоме водорода электрон движется по орбите с такой большой скоростью, что в среднем его положение совпадает с ядром — протоном. Поэтому 1=0 (п. 2°) и ре=0 (рис. III.1.11, а). Если же атом водорода поместить во [c.192]

При увеличении размеров атома электронная поляризуемость увеличивается, так как при этом не только становится слабее связь электронов внешних оболочек с ядром атома и увеличивается смещение оболочки /, но и возрастает заряд ядра д. Для удобной и наглядной оценки электронной поляризуемости а атома (или иона, см. далее) вводят понятие геометрической поляризуемости, равной отношению а к электрической постоянной о и имеющей размерность объема она имеет порядок объема атома, т.е. 10 °-10 м Например, значения а/ о атомов галогенов (в порядке возрастания их атомной массы) равны для F-0,4 10 для С/-2,4-10 для 3 -3,6-10 для /-5,8-10 м1 [c.92]

Из многочисленных экспериментальных исследований известно, что средний диаметр атома равен 10 см, масса и положительный электрический заряд сосредоточены в ядре диаметром около 10" см. Обычный атом электрически нейтралей, каждому положительному электрическому заряду, заключенному в протоне, находящемся в ядре, соответствует отрицательный заряд—электрон, находящийся вне ядра. Химические свойства атома определяются числом электронов и, следовательно, протонов. При химической реакции число электронов, связанных с атомом, обычно может меняться если же изменится число протонов (и это может иметь место ), то должны измениться и свойства. Число протонов ядра равно его атомному номеру. Другой физической характеристикой ядра является его масса. Для измерения массы принята система единиц, в которой масса атома углерода равна точно 12 единицам. Атомная единица массы (а. е. м.) определяется как V12 массы изотопа углерода, 1 а. е. м. = 1,6598-10 2 кг, В этой системе масса атома водорода, состоящего из одного протона и одного электрона, очень близка к 1 а. е. м. Масса электрона равна V2000 массы протона, и поэтому его масса в атомных единицах массы равна 0. Протоны и электроны еще не составляют массу ядра. Большая ее часть [c.159]

Нейтроны не имеют электрического заряда, и, следовательно, механизм их взаимодействия с веществом иной по сравнению с тем случаем, когда главную роль играют кулонов-ские силы. Как отмечалось в гл. 7, нейтроны можно охарактеризовать их скоростью. Heii-троны с энергией менее 0,05 эВ называют теп-ловыми , нейтроны с энергией до 0,1 кэВ относят к медленным, а с энергией, превышающей 0,1 кэБ, — к быстрым. Быстрые нейтроны передают энергию главным образом в результате прямых столкновений с ядрами. Если масса ядра более чем в 5 раз превосходит массу нейтрона, при таком столкновении в соответствии с законами сохранения энергии и момента количества движения количество энергии, передаваемой ядру, будет очень незначительно. Иначе обстоит дело при взаимодействии нейтронов с живой тканью, содержащей большое количество атомов водорода и [c.336]

В дальнейшем, когда электромагнитная картина рухнула под влиянием новых открытий, оказалось, что химизм атома отчасти зависит и от массы ядра, а не только от его электрического заряда, и что Бор был неправ в своем резком разделении свойств элементов на два ничем якобы не связанных между собой класса. Но в начале20-х годов XX в. вера в истинность электромагнитной картины мира была настолько еще сильна, что все явления природы, казалось бы, можно было свести в конечном счете к электромагнитным. [c.457]

Нейтронное облучение. Как известно, ядерные реакции сопровождаются потоками элементарных частиц (у-кванты, р-лу-чи, потоки нейтронов и протонов и т. д.), энергия которых гораздо больше энергии связи атомов - твердого тела. Попадая в тело, они вызывают каскад других частиц и в итоге приводят к некоторым локальным нарушениям структуры тела. При достаточной интенсивности или продолжительности действия они могут привести к полной деструкции тела или к потере его работоспособности. Наибольшее влияние оказывают пучки нейтронов и Y-квантов, которые не несут электрического заряда и потому обладают наибольшим проникающим действием. Не имеющие массы Y-кванты воздействуют в основном на электронные оболочки при не слишком высоких энергиях и интенсивностях их действие сводится к нагреванию тела. Нейтроны способны искажать решетку, непосредственно воздействуя на ядро атомов. Нейтронное облучение вызывает ослабление пластических свойств тела, уменьшение вязкости разрушения /Сы и ведет к образованию дефектов, что также охрупчивает материал. Кроме того, в металлах важную роль играет тепловая диффузия протонов и нейтронов, вызывающих охрупчивание совершенно аналогично влиянию водорода (см. 1, 2 гл. VII) протоны могут попадать в тело через поверхность из внешних протонных пучков или же возникать в объеме тела при столкновении нейтронов с ядрами. [c.512]

В противоположность нерелятивистской квантовой механике, которая может считаться логически замкнутой, в релятивистской области мы стоим перед нерешёнными ещё принципиальными проблемами, которые упираются в вопросы атомизма электрического заряда, отношения масс электрона и протона и строения ядра. Можно сказать, что в настоящее время мы имеем лишь отдельные части релятивистской волновой механики. Во-первых, это квантовая теория релятивистской проблемы одного тела, описывающая поведение электрической элементарной частицы (электрона или протона, но не произвольной макроскопической частицы) в эаданном внешнем электромагнитном потенциальном поле. Во-вторых, это теория поля излучения и его взаимодействия с материей, содержащая предположение об энергии и импульсе излучения, вытекающее из представления о световых квантах. Обе названные теории, обязанные своим происхождением Дираку ), являются принципиальным успехом волновой механики однако, последовательное развитие этих теорий приводит к характерным трудностям. Так, теория проблемы одного тела приводит к существованию состояний электрона с отрицательной кинетической энергией (отрицательной массой) [c.233]

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]

Другим видом энергетических потерь заряженной частицы М, пролетающей через вещество, являются потери энергии иа тормозное излучение. Особенно велики эти потери для электронов больших энергий. Электрон, [фолетающий через вещество, испытывает сильное взаимодействие со стороны электрического поля атомных ядер вещества и претерневает отклонение. Так как заряд ядра Ze значительно больше заряда электрона, а масса электрона т очень мала по сравнению с массой ядра (Мдд 1836 т), то электрон испытывает резкое торможение в иоле ядра и при этом теряет значительную часть своей энергии, испуская квант (фотон) электромагнитного излучения. Эти потери энергии вследствие излучения называются радиационными потерями или потерями на тормозное излучение. Примером радиацнонного излучения электронов является рентгеновское излучение (имеющее сплошной спектр), возникающее прн бомбардировке антикатода рентгеновской трубки электронами. [c.28]

Используя эти представления, Э. Резерфорд развил количественную теорию рассеяния а-частнц. Рассмотрим движение -частицы, обладающей массой М и электрическим зарядом +2е, в поле неподвижного ядра с зарядом q - -2е (рис. 25). Между ядром и о -частнией действует сила кулоновского отталкивания [c.78]

Итак, экспериментальные исследования Резерф< )рда по рассеянию а-частиц при их прохождении через тонкие металлические листки показали, что основная масса атома и положительный электрический заряд сосредоточены в небольшой (lO — 10 м) центральной области атома, именуемой атомным ядром. В нейтральном атоме вокруг ядра обращается Z электронов. Такая мОт дель получила название ядерной модели атома. Ядерная модель атома в сочетании с квантовыми закономерностями объясняет возникновение и структуру атомных спектров процессы возбуждения и ионизации атомов, свойства молекул, свойства твердых тел (металлов) и т. д. [c.81]

На рис. 7.41 приведена только половина известных барионов. Имеется еще точно такое количество антибарионов — частиц с такими же массами и спинами, но с противоположными зарядами всех видов. Антибарионы получаются при столкновениях нуклон — нуклон достаточно высоких энергий. К настоящему времени получены антипротон, антинейтрон и несколько антигиперонов. Однако существование всех остальных антибарионов не вызывает сомнений. Времена жизни барионов и соответствующих антибарионов совпадают. Поэтому, в частности, антипротон сам по себе стабилен. Однако, сталкиваясь с атомом какого-либо вещества, антипротон притягивается ядром (его электрический заряд отрицательный ) и аннигилирует в нем. При аннигиляции нуклона с антинуклоном рождается несколько пионов (в среднем около пяти). [c.371]

Наличие нейтронов позволяет двум атомам иметь различную массу при одинаковых электрических зарядах ядра. Химические свойства этих двух атомов будут одинаковыми такие атомы называются изотопами. Все элементы имеют изотопы, причем большинство из них нестабильно, а это означает, что они изменяют свои электрические заряды в процессе радиоактивных распадов. Многие элементы имеют по крайней мере два стабильных изотопа, например Не и Не. Олово имеет 10 стабильных изотопов. Некоторые элементы имеют только один стабильный изотоп подобно золоту Аи. Два элемента, технеций и прометий, вообще не имеют стабильных изотопов—они обнаружены в природе. Природный уран представляет собой смесь трех изотопов 234U (0,006 /о), (0,711 о/ ) и 238U [c.160]

Суммарная масса (и энергия) образовавшихся протона, бета-частицы и нейтрино равна массе (и энергии) исходного нейтрона (и действительно, как мы знаем, масса нейтрона слегка превышает массу протона). Очевидно, что электрический заряд при этом процессе сохраняется, и общий заряд равен нулю как до, так и после превращения нейтрона в протон положительный и отрицательный заряды протона и электрона в сумме дают нуль, а нейтрон и нейтрино являются нейтральными частицами. С другой стороны, положительный заряд ядра возрастает на одну единицу, а значит, в результате этого процесса образуется ядро другого химического элемента (тогда как при рассмскгрениом нами ранее процессе излучения нейтрона образуется ядро изотопа исходного элемента). Образовавшееся ядро может по-прежнему иметь избыток нейтронов, н тогда в зависимости от различных условий оно излучает или еще одну бета-частицу (электрон) или нейтрон. Таким образом, процесс потери бета-частиц или нейтронов ядром будет продолжаться до тех пор, пока соотношение нейтронов [c.54]

Nu leus — Ядро. (1) Тяжелое центральное ядро атома, в котором сконцентрировано большинство массы и общего количества положительного электрического заряда. (2) Первая структурно-устой-чивая частица, способная к инициированию рекри-стализации фаз или роста новой фазы и обладания границей раздела с родительской металлической матрицей. Термин также применяется к инородной частице, которая инициирует такое действие. [c.1007]

Решение задачи устойчивости атома непосредственно связано с принятой моделью его строения [20], Наиболее привлекательной в этой связи явилась ядерная модель, в соответствии с которой вся масса атома сосредоточена в малом ядре. В этом объеме заключен и положительный заряд атома. Вокруг ядра движутся легкие, отрицательно заряженные электроны атом при этом вцелом остается электрически нейтральным. Динамическая устойчивость атома в этой модели обеспечивается равновесием между кудоновской силой притяжения электронов к ядру и центральной силой, возникающей при обращении электрона вокруг ядра. [c.58]

Для того чтобы понять, как происходит реакция деления ядер, необходимо напомнить, что атомы всех окружающих нас химических элементов состоят из одних и тех же частиц протонов, нейтронов, электронов. Почти вся масса атома (99,95%) сосредоточена Б его ядре, которое состоит из протонов, положительно заряженных частиц, представляющих ядро водорода, и нейтронав — частиц, не имеющих электрического заряда, но играющих исключительно важную роль в ядерных реакциях. [c.418]

Электроны ) (часто называемые отрицательными электрическими атомами) двигаются по круговому, эллиптическому или более сложному пути вокруг ядра. Полагают, что электроны внешних путей определяют химические свойства. Первоначальным атомом является предположительно атом водорода, который имеет одно ядро с положительным зарядом и в венце содержит один отрицательный электрон. Следующий атом — гелия имеет два положительных заряда и два отрицательных электрона. Количество положительных ядер определяет массу атома масса одного электрона составляет только 718 5 чзсть массы атома водорода. [c.969]

Ион - это атом, лишенный части или всех электронов и имеющий положительный электрический заряд. С помощью электромагнитных полей ионы можно разгонять до больших скоростей (энергий), фокусировать и изменять направление их полета. Тяжелые ионы, имеющие массу, больше массы ядра гелия и большой заряд, при хфохождении через вещество изменяют свойства его кристаллической решетки. Часть атомов выбивается из кристаллической решетки и смещается, а из внедрившихся атомов образуются атомы нового вещества, т.е. изменяется химический состав бомбардируемого вещества. Обработка потоками заряженных частиц дает возможность целенаправленного изменения состояния ПС деталей. Достоинства ионной и электронной обработки [c.268]

В 1920 г. Резерфорд высказал два замечательных предвидения, оправдавшиесяД 2 лет спустя 1) если допустить, что электрон, двигаясь в тесной близости от протона, практически нейтрализует свой и его заряды для всех внешних тел, то получится электроней-тральная частица с массой протона (образ будущего нейтрона) 2) если допустить, что электрон свяжет сразу в тесную систему два протона, то получится тяжелое ядро водорода с удвоенной массой, но с зарядом одного протона (образ будущего дейтрона). Оба предсказания свидетельствовали, что такого рода выводы можно было делать, не отказываясь от признания электрических свойств материи в качестве фундаментальных. [c.456]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...