Теория нейтронная физика

1.Краткая история ядерной физики

В 1896 году французский химик Антуан Анри Беккерель случайно открыл радиоактивность солей урана, проявляющуюся в самопроизвольном испускании невидимых лучей, способных вызывать ионизацию воздуха и почернение фотоэмульсий. Через два года Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли радиоактивность тория и выделили из солей урана полоний и радий, радиоактивность которых оказалась в миллионы раз сильнее радиоактивности урана и тория.

Детальное экспериментальное изучение радиоактивных излучений было произведено Резерфордом. Он показал, что радиоактивные излучения образованы, соответственно, α-, β- и γ-лучами. Бета-лучи состоят из отрицательно заряженных электронов, альфа-лучи — из положительно заряженных частиц (альфа-частиц, которые, как выяснилось несколько позднее, являются ядрами гелия-4), гамма-лучи аналогичны лучам Рентгена (не имеют заряда), только значительно более жесткие.

Ядерная природа радиоактивности была понята Резерфордом после того, как в 1911 г. он предложил ядерную модель атома и установил, что радиоактивные излучения возникают в результате процессов, происходящих внутри атомного ядра[з

2.Радиоактивность

Радиоактивность – это самопроизвольное испускание атомными ядрами различных частиц и излучений.

К 1900г. наблюдались основные виды радиоактивности: α – распад (испускание ядер He) – 1898 Э.Резерфорд,

β – распад (испускание e- ) – 1898 Э.Резерфорд,

γ – излучение (испускание γ–квантов) – 1900 П.Виллард

3. Масштабы физических величин

4. Релятивистские свойства частиц

Частицы называются релятивистскими, когда их кинетическая энергия сопоставима или превышает энергию mc², соответствующую их массе покоя (это условие означает, что их скорость приближается к скорости света).

5. Квантовые свойства частиц

6. Измерение в микромире

1. Гипотеза Планка

2. Корпускулярно-волновой дуализм. Длина волны де Бройля

Корпускулярно-волновой дуализм — свойство природы, состоящее в том, что материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других — свойства классических частиц.

3. Волновая функция. Уравнение Шрёдингера. Принцип неопределённости Гейзенберга

В 1920 г. формула, дающая общее описание эффекта воздействия инструментов измерения на измеряемые объекты микромира. В результате сформулирован принцип неопределенности Гейзенберга: Δx х Δv > h/m (др. способы записи - E· t ≥ ћ, Е = Г ≈ ћ/τ)

где Δx — неопределенность (погрешность измерения) пространственной координаты микрочастицы, Δv — неопределенность скорости частицы, m — масса частицы, а h — постоянная Планка.

Термин «неопределенность пространственной координаты» как раз и означает, что мы не знаем точного местоположения частицы.

Принцип:

-не подразумевает, что какую-либо одну из двух характеристик частицы — пространственное местоположение или скорость — нельзя измерить сколь угодно точно;

-принцип неопределенности действует объективно и не зависит от экспериментатора.

Статические свойства атомов

1. Модели атомов

Капельная модель ядра (Н.Бор - 1936).

Оболочечная модель ядра (М. Гепперт-Маер, И.Х.Д. Йенсен -1950).

Коллективная модель ядра (Дж. Рейнуотер, 1959, О. Бор и Б. Моттельсон - 1952)

Обобщённая модель ядра (О. Бор и Б. Моттельсон - 1952)

Модели парных корреляций (Н. Н. Боголюбов, О. Бор, Б. Моттельсон, Д.Пайнс – 1958)

Статистическая модель ядра (Я. И. Френкель – 1936, Л. Л. Ландау – 1937)

Сверхтекучесть ядерного вещества. Сильное притяжение в состоянии пары нуклонов с полным угловым моментом J=0 и спином S = 0, приводит к сверхтекучести атомных ядер (О. Бор и Дж. Валатин - 1958).

Кластерная модель (Дж. А.Уилер - 1937)

Оптическая модель ядра (Н. F e s h b a c h , С Е . Ρ о г t e г, V. F. W e i s k о ρ f - 1953)

2. Модель Томсона

3. Модель Резерфорда

4. Состав ядра

Ядро состоит из элементарных частиц 2-х сортов – протонов и нейтронов. Число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке и совпадает с атомным номером элемента Z в таблице Менделеева. Ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд.

5. Изотопы, изотоны, изобары

6. Острова стабильности, магические ядра.Радиус ядра

Остров́ стаби́льности в ядерной физике — гипотетическая трансурановая область на карте изотопов, для которой (в соответствии с теорией оболочечного строения ядра М. Гёпперт-Мейер и Х.

Архипелаг химических элементов, который «открыл» Георгий Николаевич Флёров. На его карте по горизонтали отложено число нейтронов в ядре, а по вертикали — число протонов. Стабильные изотопы образуют горную цепь, на которой выделяются пики Кальция, Олова и Свинца. За проливом Радиоактивности лежит остров Тяжёлых ядер с пиками Урана, Нептуния и Плутония. Архипелаг омывает море Нестабильности — множество изотопов, которые распадаются за короткое и очень короткое время. А за островом Тяжёлых ядер лежит, отделённый широким проливом, таинственный остров Стабильности, который много лет был плодом гипотез и теорий, и только теперь, похоже, исследователи получили первые образцы веществ с его горных склонов.