Протонно-нейтронная модель

В 1919 году Резерфорд повторил свои опыты по облучению -частиц (по облучению не томных, а легких частей, находящихся сначала таблицы Менделеева)

Оказалось, что при облучении азота -частицами образовались ядра кислорода и водорода.

I ядерная реакция

Такие реакции отличались тем, что в их обычно создавался водород.

Особенный энтузиазм вызвала реакция по облучению Be

Вышло какое Протонно-нейтронная модель-то излучение, а водорода не вышло.

Это излучение не реагировало на электронное и магнитное поле.

В 1932 году оказалось, что в итоге облучения Be возникает частичка с нулевой массой, у которого нет положительного заряда. Она получила заглавие НЕЙТРОНОВ.

В 1932 году возникает модель, которая получила заглавие протонно-нейтронная модель Протонно-нейтронная модель. (Иваненко - Гейзенберг).

Ядро хоть какого атома состоит только из протонов и нейтронов. При всем этом число протонов совпадает с порядковым номером Z. А количество нейтронов совпадает с разностью A-Z.

Резерфорд относился критически к этой модели, колебался в ней.

Энергия связи. Недостаток массы.

Протонно-нейтронная модель позволяет на теоретическом Протонно-нейтронная модель уровне найти массу ядра.

( - масса ядра, посчитанная на теоретическом уровне)

Оказалось, что > масса, посчитанная на теоретическом уровне больше, чем масса, приобретенная экспериментально.

Разность меж теоретической и экспериментальной значением получило заглавие Недостатком МАСС

Данный способ позволяет найти не только лишь размер ядра, да и плотностьь распределенного электронного заряда:

- плотность электронного заряда на Протонно-нейтронная модель расстоянии от центра ядра

- плотность электронного заряда в центре

, - константы

Снутри ядра плотность фактически постоянна и несколько размывается на поверхности.

Форма ядер

До 50-х годов прошедшего века в силу капельной модели считали, что ядра имеют сферическую форму. Но по мере развития спектроскопических способов (анализа диапазона излучения) оказалось, что оптические диапазоны имеют более сложную структуру, чем Протонно-нейтронная модель это считали ранее. Вначале, когда была сотворена модель атома водорода, наличие и возникновение оптических спектров разъяснялось постулатом Бора:

- энергия с более высочайшим уровнем, чем

Спектральные полосы делятся на две близко расположенные полосы. Такое расщепление именуется узкой структурой оптических спектров. Это нашли еще в 20-е годы. Это привело Протонно-нейтронная модель к введению понятия спина. Расщепление таких полосок на несколько более тонких получило заглавие сверхтонкой структуры. Оказалось, что разъяснить сверхтонкую структуру только наличием спина у ядер нереально. Была еще одна причина этого явления.

Физический смысл ее состоял в том, что ядро подабающим образом связывается с понятием квадруполью электронного момента у ядер Протонно-нейтронная модель. Квадруполь электронного момента ядер связан с несимметричным рассредотачиванием заряда в ядре (нарушается сферическая симметрия). Этот момент можно определять экспериментально (смотрите модель атома водорода).

Разглядим вспомогательную задачку.

Пусть имеется эллипсоид крутящийся, который заполнен электронным зарядом:

Плотность электронного заряда:

Наличие штрихов принадлежит точкам эллипсоида.

Избираем точку А и находим в Протонно-нейтронная модель этой точке.

1-ый из вероятных вариантов: решение принципом суперпозиции. Эллипсоид разбиваем на простые частички в эллиптической системе координат.

- радиус-вектор этого объема

соединяется с точкой А, тогда

Соединим точку А с центром эллипсоида.

Возникает связь

Решением этой задачки имеет вид:

-некоторые коэффициенты

- расстояние от точки до центра эллипсоида

- плотность электронного заряда

- проекция Протонно-нейтронная модель радиус-вектора на ось Z

1-ое слагаемое не равно 0 в следствии ядра и заносит основной вклад в возможное поле. 2-ое слагаемое равно 0, потому что простому объему всегда можно указать симметричный ему с обратным знаком дипольного момента, потому суммарный дипольный момент всегда равен 0. Третье слагаемое может быть положительным, отрицательным, либо равным Протонно-нейтронная модель 0.

Через обозначаем плотность вещества

Подынтегральное выражение – это момент энергии, относительно соответственных осей.

где - полуоси эллипсоида

Величину можно экспериментально найти из оптического диапазона. При всем этом она бывает положительная для одних ядер и отрицательная для других, или 0.

Сравнение с формулой для позволяет утверждать, что если , то - означает ядро вытянуто повдоль оси Z. Если Протонно-нейтронная модель , то - означает форма ядра сферическая. Если , то - означает ядро имеет форму сплюснутого эллипсоида.

Но это гипотетичное значение.

Дадим теоретическое обоснование этого явления.

Нуклоны находятся на большенном расстоянии друг от друга, другими словами никак не ведут взаимодействие. Начинаем уменьшать объем, преодолевая электронные силы отталкивания до того момента, пока расстояние меж нуклонами Протонно-нейтронная модель не станет сопоставимым с радиусом действий ядерных сил.

Отныне картина резко изменяется. Действие ядерных сил приводит к тому, что нуклоны начинают сближаться с ускорением. При всем этом протоны начинают источать энергию, согласно законам электродинамики.

На языке квантовой физики этот процесс смотрится как излучение

Ядерные силы владеют Протонно-нейтронная модель свойством перемены знака, другими словами когда расстояние меж нуклонами достига6ет определенной величины, то силы притяжения преобразуются в силы отталкивания, что так же вызывает ускорение, но с обратным знаком.

Происходит таковой процесс пока ядро не возвратится в устойчивое сбалансированное состояние. В рамках специальной теории относительности получена формула

Если изменяется энергия, то непременно изменяется Протонно-нейтронная модель масса.

Мы лицезреем, что какая-то энергия ушла, другими словами и масса системы должна стать меньше.

Величину , подобающую , принято именовать ЭНЕРГИЕЙ СВЯЗИ.

Это та энергия, которая выделяется из ядра при образовании его раздельно взятых нуклонов.

Справедливо и оборотное утверждение. Энергия связи – это энергия, которую нужно докладывать ядру, чтоб Протонно-нейтронная модель поделить ее на невзаимодействующие нуклоны.

В 1935 году германский физик Вайцзекер предложил полуэмпирическую формулу для расчета энергии связи ядре. (Полуэмпирическая, другими словами которая не следовала из некий модели, а просто подбиралась)

Если взять ядро, то энергия связи может быть посчитана:

- некий коэффициент, однообразный для всех ядер

Все числовые коэффициенты известны

A, Z - неопознаны

Хотя Протонно-нейтронная модель эта формула получена подбором, но она так удачна, что до сего времени лучше ее не отыскали. Из нее можно получить радиус ядра.

Принципиальное значение имеет выражение - это удельное значение атома.

Мы делим энергию связи на количество нуклонов. Данная величина именуется удельной энергией связи.

Представляет энтузиазм график этой величины:

Принято Протонно-нейтронная модель считать, что ядра, которые A<50, не сформировались еще полностью. Потому их вроде бы не рассматривают.

На участке A>50 считают, что удельная энергия связи фактически не изменяется. По мере роста числа нуклонов – возрастает число нейтронов. Это положение имеет принципиальное следствие. Ядерное взаимодействие меж нуклонами проявляется только меж примыкающими нуклонами.

Это Протонно-нейтронная модель свойство получило заглавие Свойство насыщения ядерных сил.

Лекция№4

Капельная модель ядра

Сначала 30-х годов Бор предлагает капельную модель ядра, согласно которой ядро можно представить как каплю ядерного вещества по аналогии с каплей обыкновенной воды. Эту идею развил русский физик Френкель.

1) Обоснованием таковой аналогии будет то, что удельная энергия связи Протонно-нейтронная модель меж молекулами обыкновенной воды также не находится в зависимости от числа молекул воды.

2) Плотность воды – величина неизменная.

3) Покажем, что и плотность ядерного вещества не находится в зависимости от числа нуклонов в ядре, другими словами во всех ядрах однообразная (не находится в зависимости от вида ядерного вещества).

Ядро – это Протонно-нейтронная модель капля, имеющая радиус

Воспользуемся этой формулой для определения плотности ядра:

Лицезреем, что плотность ядра – величина неизменная.

Капельная модель позволяет дать приятный образ целому ряду процессов. К примеру, делению томного ядра на осколки.

Есть и недочеты у капельной модели. К примеру, ядерные силы не являются по собственной природе центрированными, а в реальных жидкостях Протонно-нейтронная модель взаимодействие меж молекулами происходит под действием электронных сил, которые являются центральными. Другими словами сходство чисто формальное. На сегодня нет общепризнанной модели. Капельная модель стоит в ряду многих моделей. Она позволяет в некой мере разъяснить формулу Вайцзекера. А поточнее 2-ое слагаемое в этой формуле: пропорциональна площади поверхности Протонно-нейтронная модель ядра. Чем больше поверхность ядра, тем больше число нуклонов будет находиться на поверхности. А означает больше будет утрата в энергии связи, потому что с наружной стороны у таких нуклонов отсутствует ядерное взаимодействие. Другими словами 2-ое слагаемое в формуле показывает уменьшение энергии связи, обусловленное поверхностными эффектами.

Оболочечная модель ядра

Эта модель появилась Протонно-нейтронная модель в 50-е годы прошедшего века. Сущность ее состоит в предположении о существовании нуклоновских оболочек снутри ядра по аналогии с тем, как есть электрические оболочки в атоме.

Наполнение нуклоновских оболочек происходит по этим же принципам, что и наполнение электрических оболочек электронами. А таких положения два:

  1. Принцип Паули

Согласно ему, если Протонно-нейтронная модель в системе играет роль ядро, в ядре не может быть 2-ух нуклонов с схожим набором квантовых чисел.

  1. Принцип наполнения нуклоновских оболочек

Согласно ему, сначала заполняются оболочки с минимальным значением энергии.

На первом нуклоновском уровне может быть до 4-х нуклонов.

Сразу частички p и n различаются проекцией спина.

На сто процентов заполненной Протонно-нейтронная модель нуклоновской оболочкой будет

Количество частичек определяется его номеру

- количество частичек

- орбитальное квантовое число ( , только целые числа)

На последующей квантовой оболочке выходит 12, позже 16 и т.д. ( - кислород)

Можно представить, что свойство ядер должны временами изменяться по мере наполнения нуклонных оболочек, при чем довольно выражено. Но, опыт это не подтверждает.

Выявляются Протонно-нейтронная модель некие закономерности, характеристики, но они носят слабо выраженный нрав.

Временами возникают ядра, у каких энергия связи несколько больше, чем у предшествующего и следующего ядра. Такие ядра более всераспространены в природе. У их несколько больший радиус, чем у соседей. Такие ядра получили заглавие Волшебных ЯДЕР.

Волшебные ядра – это ядра с содержанием нуклонов 2,8,20,28,50,82,126.

1-ая Протонно-нейтронная модель нуклоновская оболочка соответствует гелию . Это ядро два раза волшебное.

2-ая нуклоновская оболочка соответствует кислороду . Это так же два раза волшебное число.

3-я волшебная оболочка соответствует кальцию .

Больше нет.

Размеры и формы ядер.

1-ые данные о размерах ядра – это 2-ое следствие Резерфорда. Предстоящая информация вытекает из капельной Протонно-нейтронная модель модели.

Форма – шар.

Радиус ядра

Нашей задачей стоит оценить .

Одним из первых и самым удачным является способ Вайцзекера.

В ядерной физике существует понятие зеркальных ядер.

Оказывается, что есть такие ядра, для которых число протонов равно числу нейтронов. Такие ядра именуются ЗЕРКАЛЬНЫМИ.

К примеру,

Вправду, у Li 4 нейтрона, а у Протонно-нейтронная модель Be 4 протона.

Это соответствующая особенность зеркальных ядер.

Запишем формулу Вайцзекера для 2-ух зеркальных ядер:

Вычтем из :

Если мы будем рассматривать формулу Вайцзекера, то третье слагаемое можно разъяснить как электронная энергия отталкивания снутри ядра.

Если ядро рассматривать как шар радиусом R, в каком умеренно распределен заряд , то способами электродинамики можно Протонно-нейтронная модель считать потенциальную электронную энергию:

Третье слагаемое в формуле Вайцзекера это и есть та энергия, потому что их можно приравнять:

где - коэффициент, который переводит МэВ в Дж

Отсюда выразим :

Таким макаром, меж и имеет место линейная зависимость.

находим из расчета энергии связи для каждого из ядер по той же формуле Вайцзекера.

- величина популярная Протонно-нейтронная модель ( )

Если взять другую пару зеркальных ядер и выполнить для их ту же операцию, то получим и т.д..

Не считая зеркальных ядер, существует несколько других методов определения :

1) Следствие из теории распада. Итог этих теорий примерно совпадает.

2) Способ Мезоатомов. Сущность: в природе существует частичка (мимезон): ,

- отрицательный по свойствам припоминает , с той Протонно-нейтронная модель функцией, что у него масса в 207 раз больше, чем у .

Если поместить в атом H заместо , то будет крутиться по орбите, радиус которой в 207 раз меньше, чем радиус орбиты . Другими словами вращение будет близко к ядру (Как он скользит по поверхности этого ядра).

Такие атомы именуют Протонно-нейтронная модель МЕЗОАТОМЫ.

Мезоатомы имеют оптический диапазон излучения.

Самый современный способ – способ рассеивания стремительных частей либо нейтронов ядром.

К резвым относятся элементы с энергией более 500 МэВ. В базе этого способа лежит формула Дебройля:

где h – неизменная Планка, p - импульс

Если импульс маленький, то частичка, встречая на собственном пути ядро будет просто его Протонно-нейтронная модель огибать, но, если импульс наращивать, то будет уменьшаться. При определенном значении импульса становится соизмеримой с размерами ядра, в этом случае нрав взаимодействия элемента с ядром изменяется, появляется упругое рассеивание частей, которое сопровождается соответствующей картиной рассредотачивания частей на дисплее. ??? Физическая модель рассеивания ядром частей. Из этой модели можно высчитать .


protokol-registracii-individualnoj-sutochnoj-dozi-shuma.html
protokol-rezultatov-raboti-konkursnogo-festivalya-teatralnie-assamblei.html
protokol-seansa-individualnoj.html