3. Ядерные силы. Модели ядра

Ядерные силы. Ядерное взаимодействие свидетельствует о том, что в ядрах существуют особые ядерные силы (действующие между нуклонами), не сводящиеся ни к одному из типов сил, известных в классической форме (гравитационных и электромагнитных). Ядерные силы относятся к типу сильных взаимодействий.

Свойства ядерных сил:

1) Ядерные силы являются силами притяжения;

2) Ядерные силы являются короткодействующими ― их действие проявляется только на расстоянии порядка 10^-15м;

3) Ядерным силам свойственна зарядовая независимость: ядерные силы, действующие между двумя протонами, или двумя нейтронами, или, наконец, между протонами и нейтронами, одинаковы по величине. Отсюда следует, что ядерные силы имеют неэлектрическую природу;

4) Ядерным силам свойственно насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов;

5) Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов;

6) Ядерные силы не являются центральными, т. е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

Модели ядра. Капельная модель ― первая модель ядра (1936 г. Н. Бор; Я. И. Френкель), основана на аналогии между поведением нуклонов в ядре и поведением молекул в капле жидкости. Она трактует ядро как каплю электрически заряженной несжимаемой жидкости (с плотностью, равной ядерной), подчиняющуюся законам квантовой механики.

Эта модель объяснила механизм ядерных реакций, особенно реакций деления ядер, позволила получить полуэмпирическую формулу для энергии связи нуклонов в ядре.

Оболочечная модель (1950 г. М.Геннерт-Майер, Х. Ненсен) предполагает распределение нуклонов в ядре по дискретным энергетическим уровням (оболочкам), согласно принципу Паули, и связывает устойчивость ядер с заполнением этих уровней, ядра с полностью заполненными оболочками наиболее устойчивы.

Объяснила спины и магнитные моменты ядер, различную устойчивость атомных ядер, периодичность их свойств.

4. Радиоактивное излучение и его виды

Под радиоактивностью понимается превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием различных видов радиоактивных излучений.

Различают естественную и искусственную радиоактивность:

Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов.

Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Типы радиоактивных излучений. На рис. 2 схематически показано влияние магнитного поля на излучение.

Рисунок 2

α-Излучение. Это излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью; представляет собой поток ядер гелия; заряд α-частицы равен +2q, а масса совпадает с массой изотопа гелия .

β-Излучение. Это излучение отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше, чем у α-частиц; β-излучение представляет собой поток быстрых электронов.

-Излучение, это излучение не отклоняется электрическим и магнитным полем; обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит слой свинца толщиной 5 см); при прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию. Представляет собой коротко волновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны λ<10^-10м и вследствие этого ― ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. является потоком частиц- -квантов (фотонов).