112. Строение атомного ядра

112. Строение атомного ядра
В 1911 г. в результате исследований, проведенных Резерфордом по
рассеянию α-частиц при прохождении через вещество, был открыт
протон — ядро атома водорода, который обладает положительным
электрическим зарядом, равным модулю заряда электрона.
Заряд ядра атома
Английский физик Г. Мозли в 1913 г. предсказал, что заряд ядра
атома q,=Ze, где е —элементарный электрический заряд; Z —
порядковый номер элемента в таблице Менделеева, определяет число
электронов в атоме. Химические свойства зависят только от зарядового
числа. Немецкие ученые В. Боте и Г. Беккер, изучая
реакции (1930),происходящие при облучении бериллия α-частицами,
обнаружили новое излучение, обладающее очень большой
проникающей способностью.
В 1932 г. английский физик Дж. Чэдвик выдвинул гипотезу:
бериллиевые лучи состоят из нейтральных частиц, масса которых
близка к массе протона. Их назвали нейтронами.
Дальнейшие исследования показали, что нейтрон — нестабильная
частица: свободный нейтрон за время 15 мин распадается на протон,
электрон и нейтрино — частицу, лишенную массы покоя.
Масса нейтрона mn=1838,6 электронных масс, масса протона mp=
1836,1 электронных масс, mn > mp приблизительно на 2,5 массы
электрона. После открытия нейтрона Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг
выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра.
В ядре протон и нейтрон неразличимы, поэтому их
называют нуклонами (ядерными частицами). Число протонов Z, число
нейтронов N, массовое число—это суммарное число нуклонов в ядре А..
A - массовое число
Z - заряд ядра,
число протонов,
число электронов,
номер элемента в
таблице Менделеева
N - число нейтронов
A=Z+N
Обозначение химических элементов (ядер) в атомной и ядерной
физике.
, где X - символ химического элемента.
- протон;
- нейтрон;
- электрон;
-частица;
Типы радиоактивного распада
(правила смещения)
Альфа-распад
Превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием a-частиц,
называется альфа-распадом. Теория создана Г.А. Гамовым в 1930-32 г.
на основе квантово-механического туннельного эффекта.
Наиболее устойчивым из всех образований внутри ядра является
образование двух протонов и двух нейтронов. Если при распределении
энергии между частицами ядра это образование будет обладать энергией
большей, чем энергия связи, то оно покинет ядро в виде a-частицы.
Если
— материнское ядро, то превращение этого ядра при a.распаде происходит по следующей схеме (правило
смещения):
где
—символ дочернего
ядра;
—ядро атома гелия
; hv - квант энергии, испускаемой
ядром.
При альфа-распаде происходит смещение химического элемента на две
клетки влево в таблице Менделеева.
Например:
Бета-распад
Теория создана в 1930г. Энрико Ферми.
Радиоактивные ядра могут выбрасывать поток электронов, которые
рождаются согласно гипотезе Ферми в результате превращения
нейтронов в протоны. В соответствии с правилом смещения массовое
число ядра не изменяется:
.
При β- распаде химический элемент перемещается на одну клетку
вправо в периодической системе Менделеева и, кроме электронов,
испускается антинейтрино,
Гамма-излучение возникает при ядерных превращениях и
представляет собой электромагнитное излучение. Имеет высокую
энергию.
Э. Резерфорд установил, что воздух сильнее всего ионизуют α-лучи, в
меньшей степени— β-лучи и совсем плохо — γ-лучи. Поэтому
проникающая способность оказалась самая малая у α-лучей (лист
бумаги; несколько сантиметров слоя воздуха), а β-лучи проходят сквозь
алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень
велика проникающая способность у γ-лучей (например, для алюминия пластины толщиной десятки сантиметров).
Например: