Atommag fizika

A magfizika a fizika  egyik ága, amely az atommagok szerkezetét és tulajdonságait , valamint ütközéseiket ( magreakcióikat ) vizsgálja.

Feladatok

A magfizikában felmerülő problémák tipikus példái a többtestes problémáknak. Az atommagok nukleonokból ( protonokból és neutronokból ) állnak, és a tipikus atommagok több tíz vagy száz nukleont tartalmaznak. Ez a szám túl nagy a pontosan megoldható feladatokhoz, de még mindig túl kicsi ahhoz, hogy a statisztikai fizika módszereit használni lehessen. Ez az atommagok sokféle modelljéhez vezetett.

Általános információk

Az atommagban lévő protonok számát ( töltésszámot , az elem sorszámát is ) általában Z -vel , a neutronok számát N  - vel jelöljük. Összegüket A = Z + N atomtömegszámnak nevezzük . Az azonos Z -vel (vagyis ugyanazon elem atomjaival), de különböző N -vel rendelkező atomokat izotópoknak nevezzük , azonos A -val , de különböző Z  - izobárokkal , azonos N -vel , de különböző Z  - izotóniákkal .

A proton és a neutron közötti fő különbség az, hogy a proton egy töltött részecske, amelynek töltése e = 4,801⋅10 −10 egység. CGSE = 1,602⋅10 -19 C. Ez egy elemi töltés , modulo egyenlő az elektron töltésével . A neutron , ahogy a neve is mutatja, elektromosan semleges. A proton és a neutron spinje megegyezik és megegyezik az elektron spinével, azaz 1/2 (egységekben , Planck -állandó ). A proton és a neutron tömege közel azonos: 1836,15 és 1838,68 elektrontömeg.

A proton és a neutron nem alapvető részecskék . Kétféle kvarkból állnak :  egy d -kvarkból –1/3-os töltéssel és egy u -kvarkból, amelynek töltése az e elemi töltés +2/3-a . A proton két u -kvarkból és egy d -kvarkból áll (a teljes töltés „+1”), a neutron pedig egy u -kvarkból és két d -kvarkból áll (a teljes töltés 0 ). A szabad neutron  instabil részecske. Előfordulása után 885 másodperccel protonná , elektronná és antineutrínóvá bomlik (lásd: béta-neutron-bomlás ). Az atommagban a neutron egy mély potenciálkútban van, így bomlását a megmaradási törvények tilthatják.

A nukleáris fizika alapvető fontosságú az asztrofizika számos ága (elsődleges nukleoszintézis , termonukleáris reakciók a csillagokban mind a fő sorozatban való élet során, mind az onnan való kilépéskor), és természetesen a nukleáris és a jövőben a termonukleáris energia szempontjából is.

Történelem

1896-ban Antoine Henri Becquerel francia kémikus véletlenül felfedezte az uránsók radioaktivitását , amely láthatatlan sugarak spontán kibocsátásában nyilvánul meg, ami a levegő ionizációját és a fényképészeti emulziók elfeketedését okozhatja. Két évvel később Pierre Curie és Maria Sklodowska-Curie felfedezte a tórium radioaktivitását, és izolált polóniumot és rádiumot az uránsókból , amelyek radioaktivitása milliószor erősebbnek bizonyult, mint az urán és a tórium radioaktivitása.

A radioaktív sugárzás részletes kísérleti vizsgálatát Rutherford végezte el . Kimutatta, hogy radioaktív emissziót α-, β- és γ-sugarak hoznak létre. A béta-sugarak negatív töltésű elektronokból, az alfa-sugarak  pozitív töltésű részecskékből állnak ( alfa részecskék , amelyek, mint később kiderült, hélium-4 atommagok ), a gamma-sugarak hasonlóak a röntgensugarakhoz (van nincs töltés), csak lényegesen merevebb.

A radioaktivitás nukleáris természetét Rutherford megértette, miután 1911 -ben javasolta az atom magmodelljét, és megállapította, hogy a radioaktív sugárzás az atommagban lezajló folyamatok eredményeként jön létre.[ a tény jelentősége? ] .

Sokáig azt feltételezték, hogy az atommag protonokból és elektronokból áll . Egy ilyen modell azonban ellentétben állt az atommagok spinjeire és mágneses momentumaira vonatkozó kísérleti tényekkel . 1932- ben , miután Chadwick felfedezte a neutront , megállapították ( Ivanenko [1] és Heisenberg ), hogy az atommag protonokból és neutronokból áll . Ezek a részecskék a nukleonok általános nevet kapták .

Az elmúlt években van rá esély[ mi? ] legalább könnyű atommagok tulajdonságainak leírására.

Jegyzetek

1. ↑ Iwanenko, D. D. The neutron hypothesis  (angol)  // Természet. - 1932. - 1. évf. 129 . - 798. o .

Irodalom

• Malyarov V. V. Az atommag elméletének alapjai. - M. : Fizmatlit, 1959. - 471 p. - 18.000 példány.
• szerk. Artsimovich L.A. Útmutató a magfizikáról. - M. : Fizmatlit, 1963. - 632 p. — 20.000 példány.
• Shirokov Yu. M. , Yudin N. P. Nukleáris fizika. - M .: Nauka, 1980. - 727 p. — 24.500 példány.
• Abramov, A. I. A magfizika története. - 2. - M . : KomKniga, 2006. - 232 p. - ISBN 5-484-00270-2 .

Linkek

• Tudományos cikkek mag- és elemi részecskefizikáról
• Atomfizika az interneten