Состав ядра атома. Ядерные силы. Дефект массы и энергии связи ядра и атома. Ядерные реакции. Ядерная энергетика

открытия  протона и нейтрона учеными Д.Д. Иваненко (СССР) и В. Гейзенберг (Германия) предложили  протонно-нейтроннуюмодель атомного ядра. Согласно этой модели ядро состоит из протонов и нейтронов. Общее число нуклонов (т. е. протонов и нейтронов) называют массовым числом A:  A = Z + N. Ядра химических элементов обозначают символом :
X – химический элемент

Например :

- водород

Для характеристики атомных ядер вводится ряд обозначений. Число протонов, входящих в состав атомного ядра, обозначают символом Z и называют зарядовым числом (это порядковый номер в периодической таблице Менделеева).

Z – атомный номер.

А —массовое число (число нуклонов в ядре).

Протоны и нейтроны называются нуклонами.

с другими системами.

Для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов.

Куло́новский барье́р — потенциальный барьер который необходимо преодолеть атомным ядрам (которые заряжены положительно)

Для полного расщепления ядра на составные части и удаление их на большие расстояния друг от друга необходимо затратить определенную работу А. Энергией связи называют энергию, равную работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на свободные нуклоны. Е связи = А

Дефект масс равен разности между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:

Δm= Z·mп+ N·mн−mя

Мя – масса ядра
Z – число  протонов в ядре
mp – масса  покоя свободного протона
N – число нейтронов в ядре
mn – масса покоя свободного нейтрона Уменьшение массы при образовании ядра означает, что при этом ,меньшается энергия системы нуклонов.

элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц.

Вторичные частицы вылетают резко направленными потоками в направлении движения первичной частицы и в обратном направлении ( в системе центра инерции)

В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях.

При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения: импульса, энергии, момента импульса, заряда

была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами.

Эрнест Резерфорд.

А+a

B+b

А – исходное ядро
а – частичка , которая бомбардирует
b – частичка , которая испускается
B – ядро продукт

нейтроны, α-частицы, ионы). Первая реакция такого рода была осуществлена с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе, в 1932 году:

Циклотро́н  — резонансный циклический ускоритель излучаемый тяжёлые заряженные частицы (протонов , ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты.

Современный циклотрон, используемый для радиационной терапии