Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.1: Основні поняття

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    79431

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У цьому розділі ми розглядаємо деякі позначення та основні поняття в ядерній фізиці. Розділ призначений для встановлення спільної мови для решти матеріалу, який ми розглянемо, а також зростаючих питань, на які ми відповімо пізніше.

    Термінологія

    Заданий атом задається числом

    • нейтрони: N
    • протони: Z
    • електрони: в нейтральних атомах є Z-електрон

    Атоми одного елемента мають однаковий атомний номер Z. проте вони не всі рівні. Ізотопи одного і того ж елемента мають різний # нейтронів N.

    Ізотопи позначаються\( { }_{Z}^{A} X_{N}\) або частіше

    \[\boxed{{ }_{Z}^{A} X }\nonumber\]

    де X - хімічний символ, а A = Z + N - число маси. Наприклад:\( {}_{92}^{235} U\),\({ }^{238} U\) [число Z є надлишковим, тому його часто опускають].

    Говорячи про різні ядра, ми можемо називати їх

    • Нуклід: атом/ядро зі специфічними N і Z.
    • Ізобар: нукліди з однаковою масою # A (\(\neq\)Z, N).
    • Ізотон: нукліди з однаковими N,\(\neq\) Z.
    • Ізомер: той же нуклід (але різний енергетичний стан).

    Одиниці виміру та фізичні константи

    Ядерні енергії вимірюються в потужностях одиниці Електронвольт:\(1 \mathrm{eV}=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{~J}\). Електронвольт відповідає кінетичній енергії, отриманої електроном, прискореним через різницю потенціалів в 1 вольт. Ядерні енергії зазвичай знаходяться в діапазоні МеВ (мегаелектронвольт, або 10 6 еВ).

    Ядерні маси вимірюються в перерахунку на одиницю атомної маси: 1 аму або\(1 \mathrm{u}=1.66 \times 10^{-27} \mathrm{~kg}\). Один аму еквівалентний 1/12 маси нейтрального атома заземлення 12 С. Так як електрони набагато легше протонів і нейтронів (а протони і нейтрони мають аналогічну масу), один нуклеон має масу близько 1 аму.

    Через масово-енергетичної еквівалентності ми часто будемо виражати маси в терміні одиниць енергії. Для перетворення між енергією (в МеВ) і масою (в аму) коефіцієнтом перетворення, звичайно, є швидкість світлого квадрата (оскільки E = mc 2). У цих одиницях ми маємо:\(c^{2}=931.502 \ \mathrm{MeV} / \mathrm{u}\).

    • Протонна маса: 938,280МеВ/С 2
    • Маса нейтронів: 938.573MEV/C 2
    • Маса електрона: 0,511МеВ/С 2

    Примітка: більшість цих значень ви можете знайти в Krane (і в Інтернеті!)

    Шкали величини типових довжин - це фемтометр (1 фм = 10 −15 м), який також називають Фермі (F) та Ангстремом 1˚ A = 10 −10 м (для атомних властивостей), тоді як типові часові шкали охоплюють дуже широкий діапазон.

    Фізичні константи, з якими ми зіткнемося, включають швидкість світла, c = 299, 792, 458 м с −1, заряд електрона, e = 1,602176487 × 10 −19 С, постійну Планка h = 6,62606896 × 10 −34 Дж с і\(\hbar\), число Авогадро N a = 6,02214179 × 1023 моль −1, діелектрична проникність вакууму\(\epsilon_{0}=8.854187817 \times 10^{-12} \ \mathrm{F} \mathrm{m}^{-1}\) (F = Фарадей) та багато інших. Хорошою довідкою (онлайн) є NIST: http://physics.nist.gov/cuu/index.html

    Там же можна знайти інструмент для перетворення енергії в різні одиниці: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html

    Ядерний радіус

    Радіус ядра недостатньо чітко визначено, оскільки ми не можемо описати ядро як жорстку сферу із заданим радіусом. Однак ми все ще можемо мати практичне визначення діапазону, при якому щільність нуклонів всередині ядра наближається до нашої простої моделі сфери для багатьох експериментальних ситуацій (наприклад, в експериментах з розсіюванням). Простою формулою, яка пов'язує радіус ядра з числом нуклонів, є емпірична формула радіуса:

    \[\boxed{R=R_{0} A^{1 / 3}} \nonumber\]