Атомное ядро состав

Состав атомного ядраВ опытах Резерфорда было установлено, что атом имеет ядро малых размеров и электронную оболочку. Открытие атомных ядер привело к возникновению новой проблемы в экспериментальной и теоретической физике - проблемы строения и свойств атомных ядер.

Одна из основных характеристик атомного ядра — его элект­рический заряд.

Единицы ядерной физики.

В ядерной физике и физике элементарных частиц наряду с единицами Международной системы (СИ) используются специфические единицы.

В качестве единицы длины используется величина, соизмери­мая с размером ядра. Она называется ферм и (фемтометр): 1фм=10-15 м.

В качестве единицы массы используется атомная единица массы, равная 1/12 массы атома углерода С

Вычислим энергетический эквивалент атомной единицы массы - энергию покоя частицы, масса которой была бы равна 1 а.е.м.:

Е0 = mс2 = 1,6605402*10-27*2,997924582*1016 Дж =

= 1,49242*10-10 Дж = 931,49432 МэВ 931,5 МэВ. (1)

Исходя из соотношения (1) в ядерной физике и физике элементарных частиц массу часто выражают не в килограммах или атомных единицах массы, а в их энергетических эквивалентах — мега- или гигаэлектронвольтах. Энергетический эквивалент массы электрона:

m0 = 9,1093897*10-31 кг = 5,485779*10-4 а.е.м. =

= 0,5109906 МэВ 0,511 МэВ.

Массы атомных ядер принято обозначать заглавной буквой М. Целое число, ближайшее к численному значению массы ядра, выраженному в атомных единицах массы, называется массовым числом и обозначается буквой А. Массовое число — безразмерная величина.

Изотопы.

Измерения масс атомных ядер показали, что боль­шинство химических элементов представляет собой смесь атомов с одинаковым зарядовым числом, но с различными массами. Атомы, с одинаковыми зарядами ядра, но с различными массами назвали изотопами элемента (изотоп от греч. isos— одинаковый и topos — место). Этим термином называют различные по массе атомы, принадлежащие одному химическому элементу и занимающие одно и то же место в таблице Д. И. Менделеева.

Например, в природе есть три вида атомов водорода. Масса ядра самого легкого изотопа водорода — протия – равна примерно 1 а.е.м.: масса ядра атома второго изотопа водорода — дейтерия – равна примерно 2 а.е.м.; масса ядра атома третьего изо­топа водорода - трития — равна oколо 3 а.е.м.

С помощью масс-спектрографа можно не только измерять массы атомов отдельных изотопов, но и определять по плотности почернения линий масс-спектра количественное содержание изо­топов в данном элементе.

Установки, не отличающиеся по принципу действия от масс-спектрографов, могут быть использованы для промышленного разделения изотопов с целью получения значительных коли­честв одного из них.