Fizica nucleara

Fizica nucleară  este o ramură a fizicii care studiază structura și proprietățile nucleelor ​​atomice , precum și coliziunile lor ( reacții nucleare ).

Sarcini

Problemele care apar în fizica nucleară sunt un exemplu tipic de probleme cu mai multe corpuri. Nucleii sunt formați din nucleoni ( protoni și neutroni ), iar nucleele tipice conțin zeci sau sute de nucleoni. Acest număr este prea mare pentru probleme exact rezolvabile, dar încă prea mic pentru a putea folosi metodele fizicii statistice. Acest lucru a condus la o mare varietate de modele diferite de nuclee atomice.

Informații generale

Numărul de protoni din nucleu ( numărul de sarcină , de asemenea numărul ordinal al elementului ) este de obicei notat cu Z , numărul de neutroni  - cu N. Suma lor A = Z + N se numește număr de masă nucleară . Atomii cu același Z (adică atomi ai aceluiași element), dar N diferiți se numesc izotopi , cu același A , dar Z  - izobare diferite , cu același N , dar Z  - izotone diferite .

Principala diferență dintre un proton și un neutron este că un proton este o particulă încărcată, a cărei sarcină este e = 4,801⋅10 -10 unități. CGSE = 1,602⋅10 −19 C. Aceasta este o sarcină elementară , modulo egală cu sarcina unui electron . Neutronul , așa cum indică deja numele, este neutru din punct de vedere electric. Spinii protonului și neutronului sunt aceiași și egali cu spinul electronului, adică 1/2 (în unități , constanta lui Planck ). Masele de protoni și neutroni sunt aproape egale: 1836,15 și, respectiv, 1838,68 mase de electroni.

Protonul și neutronul nu sunt particule fundamentale . Ele constau din două tipuri de cuarci :  un d -quark cu o sarcină de –1/3 și un u -quark cu o sarcină de +2/3 din sarcina elementară e . Protonul este format din doi cuarci u și un cuarc d (sarcina totală este „+1”), iar neutronul este format dintr-un cuarc u și două cuarcuri d (sarcina totală este 0 ). Un neutron liber  este o particulă instabilă. La 885 de secunde de la apariția sa, se descompune într-un proton , un electron și un antineutrin (vezi dezintegrarea beta neutronului ). În nucleu , neutronul se află într-un puț de potențial adânc, astfel încât dezintegrarea sa poate fi interzisă de legile de conservare.

Fizica nucleară are o importanță fundamentală pentru multe ramuri ale astrofizicii ( nucleosinteză primară , reacții termonucleare în stele atât în ​​timpul vieții pe secvența principală, cât și la părăsirea acesteia) și, evident, pentru energia nucleară și, în viitor, termonucleară .

Istorie

În 1896, chimistul francez Antoine Henri Becquerel a descoperit accidental radioactivitatea sărurilor de uraniu , care se manifestă prin emisia spontană de raze invizibile care pot provoca ionizarea aerului și înnegrirea emulsiilor fotografice. Doi ani mai târziu, Pierre Curie și Maria Sklodowska-Curie au descoperit radioactivitatea toriului și au izolat poloniul și radiul din sărurile de uraniu , a căror radioactivitate s-a dovedit a fi de milioane de ori mai puternică decât radioactivitatea uraniului și a toriului.

Un studiu experimental detaliat al radiațiilor radioactive a fost efectuat de Rutherford . El a arătat că emisiile radioactive sunt formate, respectiv, de raze α-, β- și γ. Razele beta sunt formate din electroni încărcați negativ, razele alfa  sunt formate din particule încărcate pozitiv (particule alfa , care, după cum sa dovedit puțin mai târziu, sunt nuclei de heliu-4 ), razele gamma sunt similare cu razele X (au fără taxă), doar semnificativ mai rigid.

Natura nucleară a radioactivității a fost înțeleasă de Rutherford după ce a propus modelul nuclear al atomului în 1911 și a stabilit că radiațiile radioactive apar ca urmare a proceselor care au loc în interiorul nucleului atomic.[ semnificația faptului? ] .

Multă vreme s-a presupus că nucleul este format din protoni și electroni . Cu toate acestea, un astfel de model a fost în conflict cu faptele experimentale referitoare la rotațiile și momentele magnetice ale nucleelor . În 1932 , după descoperirea neutronului de către Chadwick , s-a stabilit ( Ivanenko [1] și Heisenberg ) că nucleul este format din protoni și neutroni . Aceste particule au primit denumirea generală de nucleoni .

În ultimii ani există o șansă[ ce? ] pentru a descrie proprietățile cel puțin ale nucleelor ​​ușoare.

Note

1. ↑ Iwanenko, D.D. Ipoteza neutronilor  (engleză)  // Natura. - 1932. - Vol. 129 . — P. 798 .

Literatură

• Malyarov VV Fundamentele teoriei nucleului atomic. - M. : Fizmatlit, 1959. - 471 p. - 18.000 de exemplare.
• ed. Artsimovici L.A. Carte de referință despre fizica nucleară. - M. : Fizmatlit, 1963. - 632 p. — 20.000 de exemplare.
• Shirokov Yu. M. , Yudin N. P. Fizica nucleară. - M. : Nauka, 1980. - 727 p. — 24.500 de exemplare.
• Abramov, A.I. Istoria fizicii nucleare. - al 2-lea. - M . : KomKniga, 2006. - 232 p. - ISBN 5-484-00270-2 .

Link -uri

• Articole științifice despre fizica nucleară și a particulelor elementare
• Fizica nucleară pe internet