Основные понятия и законы ядерной физики - Квантовая физика - Теоретический материал для подготовки к ЕГЭ

В 1932 г. советский физик Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра атома. По этой модели ядро атома состоит из двух видов элементарных частиц — протонов и нейтронов. Так как в целом атом электрически нейтрален, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов равно атомному номеру элемента (Z) таблицы Менделеева. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N называют массовым числом и обозначают А.

Под энергией связи понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Энергию связи атомных ядер можно рассчитать по формуле:

Величину ∆М называют дефектом масс, который определяется по формуле:

где m_Р — масса протона, m_n — масса нейтрона.

Самопроизвольное испускание неких частиц атомами получило название радиоактивность. Было установлено, что радиоактивные элементы испускают три вида излучения. Их назвали α-,β- и γ-лучами.

Природа а-, β- и γ-лучей различна. γ-лучи — это электромагнитные волны с очень маленькой длиной волны (от 10^-8 до 10^-11 см). β-лучи — это электроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. α-лучи — это поток ядер атомов гелия (дважды ионизированные атомы гелия). α-, β- и γ-лучи испускаются атомами радиоактивных элементов при их превращениях.

Для α- и β-распада действует правило смещения: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2е, а масса его убывает на 4 атомных единицы. В результате элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы. Если α-распад претерпевает элемент X, то в результате получается элемент Y:

При β-распаде из ядра вылетает электрон. Он символически изображается т. к. масса его очень мала. После β-распада элемент смещается на одну клетку к концу таблицы Менделеева:

При γ-распаде заряд не меняется, масса ядра меняется ничтожно мало.

Число α-распадов:

Число β-распадов: