72. Состав атомных ядер.

Число протонов в атоме химического элемента численно равно порядковому номеру в таблице Менделеева, а так же заряду ядра, так как заряд протона равен единице. Число нейтронов равно разности атомной массы и числа протонов. Ядра с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов называются изотопами. Ядра с одинаковым массовым числом, но разным зарядом называются изобары. Например, и . Ядра с одинаковым числом нейтронов называются изотонами. Например, ₆С¹³ и ₇N¹⁴. Есть такие атомы, ядра которых могут распадаться как альфа-распадом, так и бета-распадом. Тогда естественно периоды полураспада будут разными. Ядра всех элементов до 82 в таблице имеют стабильные изотопы, кроме технеция и прометия.

Весь положительный заряд сконцентрирован в центре атома. Если представить что ядро шарик с диаметром один сантиметр, то до первой Боровской орбиты будет 1 километр. Размеры атомных ядер.

1 ангстрем (А)=10^-10 м – размеры атома

1 ферми (Ф)=10^-15 м = 1 фемтометр (ФМ) – размеры ядра

Известно примерно 1500 ядер, из них примерно 300 стабильны.

Почти вся масса атома сконцентрирована в ядре.

73. Ядерные силы.

Как удерживается большое число протонов в ядре? Ведь они обладают одним зарядом. Ученые анализировали это чтобы получить представления о ядерных силах.

- Ядерные силы короткодействующие, они по своей природе отличаются от кулоновских сил. Расстояния действия ядерных сил 1 ферми, это следует из того, что атомы в молекуле не слипаются. Если мы не сблизим частицы на расстояние 1 ферми, то они не провзаимодействуют. На меньших расстояниях притяжение сменяется отталкиванием.

- Силы, действующие между нуклонами не зависят от заряда частицы. Это свойство называется зарядовой независимостью ядерных сил.

- Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов. Например, нейтрон и протон удерживаются вместе только в том случае, если их спины параллельны друг другу.

- Ядерные силы не являются центральными. Их нельзя представлять направленными вдоль прямой, соединяющей центры нуклонов.

- Ядерные силы обладают свойством насыщения. Каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов. Насыщение проявляется в том, что удельная энергия связи с увеличением числа нуклонов в ядре не растет, а остается постоянной.

• Энергия связи не зависит от того, заряжены частицы или нет – это зарядовая независимость.

• Имеется зависимость от направления спинов.

• Если спины протона и нейтрона сонаправлены, то связь между ними осуществится.

• Ядерные силы не являются центральными силами и не обладают свойствами насыщения.

Каждый нуклон взаимодействует с определенным (ограниченным) числом нуклонов.

В 1936 году Юкава придумал, что между нейтроном и протоном, нейтроном и нейтроном, протоном и протоном постоянно идет обмен частицами – π-мезонами. В 1947 году π-мезоны были обнаружены. Существуют положительные и отрицательные π-мезоны (пионы).

Есть 0-пион:

Эти частицы короткоживущие.

Эти процессы обеспечивают стабильность ядер.