Я́дерная фи́зика — раздел физики, изучающий строение и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).
Задачи
Задачи, возникающие в ядерной физике, — это типичный пример задач нескольких тел. Ядра состоят из нуклонов (протонов и нейтронов), и в типичных ядрах содержатся десятки и сотни нуклонов. Это число слишком велико для точно решаемых задач, но всё же слишком мало́ для того, чтобы можно было пользоваться методами статистической физики. Это и привело к большому разнообразию различных моделей атомных ядер.
Общие сведения
Число протонов в ядре (зарядовое число, также порядковый номер элемента) принято обозначать через Z, число нейтронов — через N. Их сумма A = Z + N называется массовым числом ядра. Атомы с одинаковым Z (то есть атомы одного и того же элемента), но различными N называются изотопами, с одинаковыми A, но различными Z — (изобарами), с одинаковыми N, но различными Z — (изотонами).
Основное отличие между протоном и нейтроном состоит в том, что протон — заряженная частица, заряд которой e = 4,801⋅10−10(ед. СГСЭ) = 1,602⋅10−19Кл. Это элементарный заряд, по модулю равный заряду электрона. Нейтрон же, как показывает уже его название, электрически нейтрален. Спины протона и нейтрона одинаковы и равны спину электрона, то есть 1/2 (в единицах , постоянной Планка). Массы протона и нейтрона почти равны: 1836,15 и 1838,68 масс электрона соответственно.
Протон и нейтрон не являются фундаментальными частицами. Они состоят из двух типов кварков: d-кварка с зарядом –1/3 и u-кварка с зарядом +2/3 от элементарного заряда е. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (суммарный заряд «+1»), а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков (суммарный заряд 0). Свободный нейтрон — частица нестабильная. Через 885 секунд после своего возникновения он распадается на протон, электрон и (антинейтрино) (см. (Бета-распад нейтрона)). В ядре нейтрон находится в глубокой потенциальной яме, поэтому его распад может быть запрещён законами сохранения.
Ядерная физика имеет принципиальное значение для многих разделов астрофизики (первичный нуклеосинтез, термоядерные реакции в звёздах как во время жизни на главной последовательности, так и при сходе с неё), и, очевидно, для ядерной и, в перспективе, (термоядерной) энергетики.
История
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[].
Долгое время предполагалось, что ядро состоит из протонов и электронов. Однако такая модель находилась в противоречии с экспериментальными фактами, относящимися к спинам и магнитным моментам ядер. В 1932 г. после открытия (Чедвиком) нейтрона было установлено ((Иваненко) и (Гейзенберг)), что ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы получили общее наименование нуклонов.
В последние годы есть шанс[] описать свойства по крайней мере лёгких ядер.
Примечания
- Iwanenko, D. D. The neutron hypothesis (англ.) // Nature. — 1932. — Vol. 129. — P. 798.
Литература
- Маляров В. В. Основы теории атомного ядра. — М.: Физматлит, 1959. — 471 с. — 18 000 экз.
- ред. (Арцимович Л. А.) Справочник по ядерной физике. — М.: Физматлит, 1963. — 632 с. — 20 000 экз.
- (Широков Ю. М.), Юдин Н. П. Ядерная физика. — М.: Наука, 1980. — 727 с. — 24 500 экз.
- Абрамов, А. И. История ядерной физики. — 2-е. — М.: КомКнига, 2006. — 232 с. — .
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер