Atómová štruktúra: čo je neutrón? Merania životnosti neutrónov rôznymi metódami sa stále líšia Čo je to neutrón?

Hmotnosť neutrónu sa dá určiť rôznymi spôsobmi. Prvé určenie m n urobil Chadwick meraním energie jadier spätného rázu produkovaných zrážkou neutrónov s jadrami vodíka a dusíka. Táto metóda nám umožnila určiť iba to, že hmotnosť neutrónu je približne rovnaká ako hmotnosť protónu.

Neutrón nemá náboj, preto bežné metódy na určenie hmotnosti atómov (hmotnostná spektroskopia, chemické metódy) nie sú pre neutrón použiteľné. Všetky merania hmotnosti neutrónov boli založené na metóde analýzy energetickej bilancie rôznych jadrových reakcií zahŕňajúcich neutróny. Čoskoro po objavení neutrónu sa na určenie jeho hmotnosti použili 11 B(α,n) 14 N a 7 Li(α, n) 10 B.

V súčasnosti je rozdiel v hmotnostiach protónu a neutrónu pomerne presne stanovený pomocou endoenergetickej reakcie 3 H+p→n+ 3 He a metódy založenej na meraní rozdielu v hmotnostiach deuterónu a molekuly vodíka. ako väzbová energia deuterónu. Pre reakciu 3 H(p,n) 3 He možno zákon zachovania energie zapísať ako

kde Q je reakčná energia a označenie atómov a častíc treba chápať ako ich pokojovú energiu. Použitie vzťahu pre reakčnú energiu

Q=(m2/(m1+m2))*ET*(1-0,5(m2ET/((m1+m2)2*c2))), (2)

Kde m 1 a m 2 sú hmotnosti protónu a tritónu. Bola zistená hodnota Q=-(763,77±0,08)keV.

Rozdiel medzi hmotnosťou neutrónu a atómu vodíka možno získať poznaním maximálnej energie β -častice E β počas rozpadu trícia:

(mn-MH)c2=Ep (1+m0/m3)-Q+EH, (3)

kde m 3 je hmotnosť jadra 3 He; m 0 – pokojová hmotnosť elektrónov; E H – väzbová energia elektrónu v atóme vodíka; MH je hmotnosť atómu vodíka, hmotnosť antineutrín sa považuje za nulovú. Spriemerovaním známych údajov možno nájsť hodnotu pre Ep (18,56 ± 0,05) keV. Výsledkom je, že rozdiel medzi hmotnosťami neutrónu a protónu sa rovná δm n - p = (1293,0±0,1) keV.

Jedna z najpresnejších metód je založená na použití reakcie radiačného záchytu tepelných neutrónov protónmi:

Ak je protón stacionárny, potom zákon zachovania energie pre túto reakciu

Tn, Td - kinetické energie neutrónu a protónu. Pri T n ≈ 0 (napríklad pre tepelné neutróny kinetická energia Tn = 0,025 eV) kinetickú energiu neutrónov možno zanedbať. Na základe zákona zachovania hybnosti pre kinetickú energiu deuterónu môžeme získať nasledujúci výraz; . V súčasnosti je energia γ kvantá meraná s veľkou presnosťou E γ = 2223,25 keV. Väzbová energia deuterónu. Hmotnosti protónov a deuterónov m d A m p merané s dobrou presnosťou pomocou hmotnostného spektrometra, odhad udáva hodnotu Td = 1,3 keV. Odtiaľ môžeme vypočítať hmotnosť neutrónu. Najpresnejšia hodnota hmotnosti neutrónu je (1981): m n = 939,5731(27) MeV. Chyba v posledných dvoch čísliciach je uvedená v zátvorkách.

Hmotnosť neutrónu je o 1,293 MeV väčšia ako hmotnosť protónu. Preto je neutrón β -aktívna častica so životnosťou 885,4 sekúnd. Vo voľnom stave neutróny prakticky chýbajú, s výnimkou malého množstva produkovaného pod vplyvom kozmického žiarenia.

Proces β-rozpadu voľného neutrónu možno znázorniť ako:

Tento proces je energeticky možný, pretože celková hmotnosť častíc na pravej strane rovnice je menšia ako hmotnosť neutrónu. V kvarkovom modeli je rozpad neutrónov dôsledkom zásadnejšieho procesu transformácie d-kvarku: d→u+e - + . Štúdium β-rozpadu voľného neutrónu umožňuje získať informácie o slabej interakcii zodpovednej za jeho rozpad. Zároveň skutočnosť, že sa skúma rozpad elementárnej častice, umožňuje zbaviť sa vplyvu jadrových efektov na proces rozpadu.

Meranie životnosti neutrónu s ohľadom na β rozpad poskytuje cenné informácie pre slabú interakciu fyziky, astrofyziky a kozmológie. V kozmológii je polčas rozpadu neutrónu priamo spojený s rýchlosťou tvorby hélia v počiatočnom období existencie vesmíru. Znalosť polčasu rozpadu neutrónu je potrebná pre správne pochopenie fyzikálnych procesov prebiehajúcich na Slnku.

Elektrický náboj neutrónu s obrovským stupňom presnosti (~10 -20 e, e- náboj elektrónu) je nulový. Nenulový magnetický moment neutrónu naznačuje jeho vnútornú štruktúru. Na štúdium štruktúry nukleónov je potrebné, aby de Broglieho vlnová dĺžka (λ = 2 ћ/p) sondovacích častíc bola malá v porovnaní s veľkosťou nukleónov. Ukázalo sa, že tieto podmienky je možné splniť pomocou rozptylu rýchlych elektrónov (~100 MeV) na nukleónoch.

Neutrón môže mať dipólový moment. To je možné, ak invariantnosť vzhľadom na zvrátenie času v prírode neplatí.

Aj keď je neutrón vo všeobecnosti neutrálny, má zložité vnútorné rozloženie náboja, čo sa prejavuje interakciou neutrónov s elektrónmi.

Prvú kapitolu môžeme zhrnúť.

Neutrón je neutrálna (z = 0) Diracova častica so spinom a negatívnym magnetickým momentom (v jednotkách nukleárneho magnetického momentu), ktorý určuje hlavne elektromagnetickú interakciu neutrónu. Rovnako ako protón, aj neutrón má priradený jednotkový baryónový náboj Y n = +1 a kladnú paritu P n =+1.

Hmotnosť neutrónov je m n = 1,00866491578 ± 0,00000000055 amu = 939,56633 ± 0,00004 MeV, čo je o 1,2933318 ± 0,0000005 MeV viac ako hmotnosť protónov. V tomto ohľade je to neutrón β - rádioaktívna častica. S časom života τ = 885,4 ± 0,9 (stat.) ± 0,4 (syst.) sek. rozpadá sa podľa schémy (7). Tu sú údaje z roku 2000.

Čo je to neutrón? Aká je jeho štruktúra, vlastnosti a funkcie? Neutróny sú najväčšie z častíc, ktoré tvoria atómy, stavebné kamene všetkej hmoty.

Atómová štruktúra

Neutróny sa nachádzajú v jadre, hustej oblasti atómu vyplnenej protónmi (kladne nabitými časticami). Tieto dva prvky drží pohromade sila nazývaná jadrová. Neutróny majú neutrálny náboj. Kladný náboj protónu sa zhoduje so záporným nábojom elektrónu, aby sa vytvoril neutrálny atóm. Aj keď neutróny v jadre neovplyvňujú náboj atómu, stále majú veľa vlastností, ktoré ovplyvňujú atóm, vrátane úrovne rádioaktivity.

Neutróny, izotopy a rádioaktivita

Častica, ktorá sa nachádza v jadre atómu, je neutrón, ktorý je o 0,2 % väčší ako protón. Spolu tvoria 99,99 % celkovej hmotnosti toho istého prvku a môžu mať rôzny počet neutrónov. Keď vedci hovoria o atómovej hmotnosti, majú na mysli priemernú atómovú hmotnosť. Napríklad uhlík má zvyčajne 6 neutrónov a 6 protónov s atómovou hmotnosťou 12, ale niekedy sa vyskytuje s atómovou hmotnosťou 13 (6 protónov a 7 neutrónov). Uhlík s atómovým číslom 14 tiež existuje, ale je zriedkavý. Takže priemerná atómová hmotnosť uhlíka je 12,011.

Keď majú atómy rôzny počet neutrónov, nazývajú sa izotopy. Vedci našli spôsoby, ako pridať tieto častice do jadra, aby vytvorili väčšie izotopy. Teraz pridanie neutrónov neovplyvňuje náboj atómu, pretože nemajú žiadny náboj. Zvyšujú však rádioaktivitu atómu. To môže viesť k veľmi nestabilným atómom, ktoré môžu vybíjať vysoké úrovne energie.

Čo je jadro?

V chémii je jadro kladne nabité centrum atómu, ktoré pozostáva z protónov a neutrónov. Slovo "kernel" pochádza z latinského nucleus, čo je forma slova, ktorá znamená "orech" alebo "jadro". Termín zaviedol v roku 1844 Michael Faraday na opis stredu atómu. Vedy, ktoré sa zaoberajú štúdiom jadra, štúdiom jeho zloženia a charakteristík, sa nazývajú jadrová fyzika a jadrová chémia.

Protóny a neutróny drží pohromade silná jadrová sila. Elektróny sú priťahované k jadru, ale pohybujú sa tak rýchlo, že k ich rotácii dochádza v určitej vzdialenosti od stredu atómu. Jadrový náboj so znamienkom plus pochádza z protónov, ale čo je neutrón? Ide o časticu, ktorá nemá elektrický náboj. Takmer celá hmotnosť atómu je obsiahnutá v jadre, pretože protóny a neutróny majú oveľa väčšiu hmotnosť ako elektróny. Počet protónov v atómovom jadre určuje jeho identitu ako prvku. Počet neutrónov udáva, ktorý izotop prvku je atóm.

Veľkosť atómového jadra

Jadro je oveľa menšie ako celkový priemer atómu, pretože elektróny môžu byť ďalej od stredu. Atóm vodíka je 145 000-krát väčší ako jeho jadro a atóm uránu je 23 000-krát väčší ako jeho stred. Jadro vodíka je najmenšie, pretože pozostáva z jedného protónu.

Usporiadanie protónov a neutrónov v jadre

Protón a neutróny sú zvyčajne zobrazené ako zbalené a rovnomerne rozdelené do guľôčok. Ide však o zjednodušenie skutočnej štruktúry. Každý nukleón (protón alebo neutrón) môže zaberať špecifickú energetickú hladinu a rozsah miest. Zatiaľ čo jadro môže byť guľovité, môže mať aj tvar hrušky, gule alebo disku.

Jadrá protónov a neutrónov sú baryóny, ktoré pozostávajú z najmenších, ktoré sa nazývajú kvarky. Príťažlivá sila má veľmi krátky dosah, takže protóny a neutróny musia byť veľmi blízko seba, aby boli viazané. Táto silná príťažlivosť prekonáva prirodzené odpudzovanie nabitých protónov.

Protón, neutrón a elektrón

Silným impulzom vo vývoji takej vedy, ako je jadrová fyzika, bol objav neutrónu (1932). Mali by sme za to poďakovať anglickému fyzikovi, ktorý bol študentom Rutherforda. Čo je to neutrón? Ide o nestabilnú časticu, ktorá sa vo voľnom stave dokáže rozpadnúť na protón, elektrón a neutríno, takzvanú neutrálnu časticu bez hmotnosti, len za 15 minút.

Častica dostala svoje meno, pretože nemá elektrický náboj, je neutrálna. Neutróny sú extrémne husté. V izolovanom stave bude mať jeden neutrón hmotnosť len 1,67·10 - 27 a ak si vezmete lyžičku husto nabitú neutrónmi, výsledný kus hmoty bude vážiť milióny ton.

Počet protónov v jadre prvku sa nazýva atómové číslo. Toto číslo dáva každému prvku jeho jedinečnú identitu. V atómoch niektorých prvkov, napríklad uhlíka, je počet protónov v jadrách vždy rovnaký, ale počet neutrónov sa môže meniť. Atóm daného prvku s určitým počtom neutrónov v jadre sa nazýva izotop.

Sú jednotlivé neutróny nebezpečné?

Čo je to neutrón? Toto je častica, ktorá je spolu s protónom zahrnutá v Avšak niekedy môžu existovať aj samostatne. Keď sú neutróny mimo jadier atómov, získavajú potenciálne nebezpečné vlastnosti. Keď sa pohybujú vysokou rýchlosťou, produkujú smrteľné žiarenie. Takzvané neutrónové bomby, známe svojou schopnosťou zabíjať ľudí a zvieratá, majú však minimálny vplyv na neživé fyzické štruktúry.

Neutróny sú veľmi dôležitou súčasťou atómu. Vysoká hustota týchto častíc v kombinácii s ich rýchlosťou im dáva extrémnu deštruktívnu silu a energiu. V dôsledku toho môžu zmeniť alebo dokonca roztrhnúť jadrá atómov, na ktoré narazia. Hoci má neutrón čistý neutrálny elektrický náboj, skladá sa z nabitých komponentov, ktoré sa navzájom rušia vzhľadom na náboj.

Neutrón v atóme je malá častica. Rovnako ako protóny sú príliš malé na to, aby ich bolo možné vidieť aj elektrónovým mikroskopom, ale sú tam, pretože to je jediný spôsob, ako vysvetliť správanie atómov. Neutróny sú veľmi dôležité pre stabilitu atómu, ale mimo jeho atómového centra nemôžu existovať dlho a rozpadajú sa v priemere len za 885 sekúnd (asi 15 minút).

Prvá kapitola. VLASTNOSTI STABILNÝCH JADIER

Už vyššie bolo povedané, že jadro pozostáva z protónov a neutrónov viazaných jadrovými silami. Ak meriame hmotnosť jadra v jednotkách atómovej hmotnosti, mala by byť blízka hmotnosti protónu vynásobenej celým číslom nazývaným hmotnostné číslo. Ak je náboj jadra hmotnostné číslo, znamená to, že jadro obsahuje protóny a neutróny. (Počet neutrónov v jadre sa zvyčajne označuje

Tieto vlastnosti jadra sa odrážajú v symbolickom zápise, ktorý sa neskôr použije vo formulári

kde X je názov prvku, ktorého atómu jadro patrí (napríklad jadrá: hélium - , kyslík - , železo - urán

Medzi hlavné charakteristiky stabilných jadier patria: náboj, hmotnosť, polomer, mechanické a magnetické momenty, spektrum excitovaných stavov, parita a kvadrupólový moment. Rádioaktívne (nestabilné) jadrá sú navyše charakterizované svojou životnosťou, typom rádioaktívnych premien, energiou emitovaných častíc a množstvom ďalších špeciálnych vlastností, o ktorých bude reč nižšie.

Najprv uvažujme o vlastnostiach elementárnych častíc, ktoré tvoria jadro: protón a neutrón.

§ 1. ZÁKLADNÉ CHARAKTERISTIKY PROTÓNU A NEUTTRÓNU

Hmotnosť. V jednotkách hmotnosti elektrónu: hmotnosť protónu, hmotnosť neutrónu.

V jednotkách atómovej hmotnosti: hmotnosť protónov, hmotnosť neutrónov

V energetických jednotkách je pokojová hmotnosť protónu pokojová hmotnosť neutrónu.

Nabíjačka. q je parameter charakterizujúci interakciu častice s elektrickým poľom, vyjadrený v jednotkách elektrónového náboja kde

Všetky elementárne častice nesú množstvo elektriny rovnajúce sa buď 0, alebo náboju protónu Náboj neutrónu je nulový.

Spin. Spiny protónu a neutrónu sú rovnaké.Obe častice sú fermióny a riadia sa Fermi-Diracovou štatistikou, a teda Pauliho princípom.

Magnetický moment. Ak dosadíme hmotnosť protónu do vzorca (10), ktorý určuje magnetický moment elektrónu namiesto hmotnosti elektrónu, dostaneme

Množstvo sa nazýva jadrový magnetón. Analogicky s elektrónom by sa dalo predpokladať, že spinový magnetický moment protónu je rovný Avšak skúsenosti ukázali, že vlastný magnetický moment protónu je väčší ako jadrový magnetón: podľa moderných údajov

Okrem toho sa ukázalo, že nenabitá častica - neutrón - má tiež magnetický moment, ktorý je odlišný od nuly a rovný

Prítomnosť magnetického momentu v neutróne a taká veľká hodnota magnetického momentu v protóne sú v rozpore s predpokladmi o bodovom charaktere týchto častíc. Množstvo experimentálnych údajov získaných v posledných rokoch naznačuje, že protón aj neutrón majú zložitú nehomogénnu štruktúru. V strede neutrónu je kladný náboj a na periférii je záporný náboj rovnakej veľkosti rozložený v objeme častice. Ale keďže magnetický moment je určený nielen veľkosťou pretekajúceho prúdu, ale aj plochou ním pokrytou, magnetické momenty nimi vytvorené nebudú rovnaké. Preto môže mať neutrón magnetický moment, pričom zostáva vo všeobecnosti neutrálny.

Vzájomné premeny nukleónov. Hmotnosť neutrónu je o 0,14 % väčšia ako hmotnosť protónu alebo 2,5-násobok hmotnosti elektrónu,

Vo voľnom stave sa neutrón rozpadá na protón, elektrón a antineutríno: Jeho priemerná životnosť je takmer 17 minút.

Protón je stabilná častica. Vo vnútri jadra sa však môže zmeniť na neutrón; v tomto prípade reakcia prebieha podľa schémy

Rozdiel v hmotnostiach častíc vľavo a vpravo je kompenzovaný energiou, ktorú protónu odovzdajú iné nukleóny v jadre.

Protón a neutrón majú rovnaké spiny, takmer rovnakú hmotnosť a môžu sa navzájom transformovať. Neskôr sa ukáže, že jadrové sily pôsobiace medzi týmito časticami v pároch sú tiež identické. Preto sa nazývajú spoločným názvom - nukleón a hovoria, že nukleón môže byť v dvoch stavoch: protón a neutrón, ktoré sa líšia vzťahom k elektromagnetickému poľu.

Neutróny a protóny interagujú v dôsledku existencie jadrových síl, ktoré nemajú elektrický charakter. Jadrové sily vďačia za svoj vznik výmene mezónov. Ak znázorníme závislosť potenciálnej energie interakcie medzi protónom a nízkoenergetickým neutrónom od vzdialenosti medzi nimi, potom to bude približne vyzerať ako graf znázornený na obr. 5, a, teda má tvar potenciálovej studne.

Ryža. 5. Závislosť potenciálnej interakčnej energie od vzdialenosti medzi nukleónmi: a - pre páry neutrón-neutrón alebo neutrón-protón; b - pre protón-protónový pár

Jednotka atómovej hmotnosti
Jednotka atómovej hmotnosti

Jednotka atómovej hmotnosti (a.u.m. alebo u) je jednotka hmotnosti rovnajúca sa 1/12 hmotnosti atómu izotopu uhlíka 12C a používa sa v atómovej a jadrovej fyzike na vyjadrenie hmotnosti molekúl, atómov, jadier, protónov a neutrónov. 1 amu ( u) ≈ 1,66054. 10-27 kg. V jadrovej a časticovej fyzike namiesto hmotnosti m použiť v súlade s Einsteinovým vzťahom E = mc 2 jeho energetický ekvivalent mc 2 a 1 elektrónvolt (eV) a jeho deriváty sa používajú ako jednotka energie: 1 kiloelektrónvolt (keV) = 10 3 eV, 1 megaelektrónvolt (MeV) = 10 6 eV , 1 gigaelektrónvolt (GeV) = 10 9 eV, 1 teraelektrónvolt (TeV) = 10 12 eV atď. 1 eV je energia získaná jednotlivo nabitou časticou (napríklad elektrónom alebo protónom) pri prechode elektrickým poľom s rozdielom potenciálov 1 volt. Ako je známe, 1 eV = 1,6. 10-12 erg = 1,6. 10 -19 J. V energetických jednotkách
1 amu ( u)931,494 MeV. Hmotnosti protónov (m p) a neutrónov (m n). v jednotkách atómovej hmotnosti a v energetických jednotkách sú nasledovné: m p ≈ 1,0073 u≈ 938,272 MeV/ od 2, mn ≈ 1,0087 u≈ 939,565 MeV/s2. S presnosťou ~ 1% sa hmotnosti protónu a neutrónu rovnajú jednej atómovej hmotnostnej jednotke (1 u).

Veľkosti a hmotnosti atómov sú malé. Polomer atómov je 10 -10 m a polomer jadra 10 -15 m Hmotnosť atómu sa určí vydelením hmotnosti jedného mólu atómov prvku počtom atómov v 1 móle. (NA = 6,02-1023 mol-1). Hmotnosť atómov sa pohybuje v rozmedzí 10-27 ~ 10-25 kg. Hmotnosť atómov sa zvyčajne vyjadruje v jednotkách atómovej hmotnosti (amu). Pre a.u.m. Vezme sa 1/12 hmotnosti atómu izotopu uhlíka 12 C.

Hlavnými charakteristikami atómu sú náboj jeho jadra (Z) a hmotnostné číslo (A). Počet elektrónov v atóme sa rovná náboju jeho jadra. Vlastnosti atómov sú určené nábojom ich jadier, počtom elektrónov a ich stavom v atóme.

Základné vlastnosti a štruktúra jadra (teória zloženia atómových jadier)

1. Atómové jadrá všetkých prvkov (okrem vodíka) pozostávajú z protónov a neutrónov.

2. Počet protónov v jadre určuje hodnotu jeho kladného náboja (Z). Z- poradové číslo chemického prvku v periodickom systéme Mendelejeva.

3. Celkový počet protónov a neutrónov je hodnota jeho hmotnosti, keďže hmotnosť atómu je sústredená hlavne v jadre (99,97 % hmotnosti atómu). Jadrové častice – protóny a neutróny – sa súhrnne nazývajú nukleóny(z latinského slova nucleus, čo znamená „jadro“). Celkový počet nukleónov zodpovedá hmotnostnému číslu, t.j. jeho atómová hmotnosť A zaokrúhlená na najbližšie celé číslo.

Jadrá s rovnakým Z, ale inak A sa volajú izotopy. Jadrá, ktoré s tým istým A mať rôzne Z, sa volajú izobary. Celkovo je známych asi 300 stabilných izotopov chemických prvkov a viac ako 2000 prírodných a umelo vyrobených rádioaktívnych izotopov.

4. Počet neutrónov v jadre N možno zistiť z rozdielu medzi hmotnostným číslom ( A) a sériové číslo ( Z):

5. Charakterizuje sa veľkosť jadra polomer jadra, ktorý má podmienený význam v dôsledku rozmazania hranice jadra.

Hustota jadrovej hmoty je rádovo 10 17 kg/m 3 a je konštantná pre všetky jadrá. Výrazne prevyšuje hustoty najhustejších bežných látok.

Protón-neutrónová teória umožnila vyriešiť predtým vznikajúce rozpory v predstavách o zložení atómových jadier a ich vzťahu k atómovému číslu a atómovej hmotnosti.

Jadrová väzbová energia je určená množstvom práce, ktorú je potrebné vykonať na rozdelenie jadra na jeho jednotlivé nukleóny bez toho, aby sa im odovzdala kinetická energia. Zo zákona zachovania energie vyplýva, že pri tvorbe jadra sa musí uvoľniť rovnaká energia, aká sa musí vynaložiť pri štiepení jadra na nukleóny, z ktorých sa jadro skladá. Väzbová energia jadra je rozdiel medzi energiou všetkých voľných nukleónov, ktoré tvoria jadro, a ich energiou v jadre.

Keď sa vytvorí jadro, jeho hmotnosť sa zníži: hmotnosť jadra je menšia ako súčet hmotností jeho nukleónov. Pokles hmotnosti jadra pri jeho vzniku sa vysvetľuje uvoľnením väzbovej energie. Ak W sv je množstvo energie uvoľnenej pri tvorbe jadra, potom zodpovedajúca hmotnosť Dm, rovná sa

volal hromadný defekt a charakterizuje pokles celkovej hmotnosti počas tvorby jadra z jeho základných nukleónov. Jedna jednotka atómovej hmotnosti zodpovedá jednotka atómovej energie(a.u.e.): a.u.e. = 931,5016 MeV.

Špecifická jadrová väzbová energia w Väzbová energia na nukleón sa nazýva: w sv= . Rozsah w v priemere 8 MeV/nukleón. So zvyšujúcim sa počtom nukleónov v jadre klesá špecifická väzbová energia.

Kritérium stability atómových jadier je pomer medzi počtom protónov a neutrónov v stabilnom jadre pre dané izobary. ( A= konštanta).

Jadrové sily

1. Jadrová interakcia naznačuje, že existujú špeciálne jadrové sily, neredukovateľné na žiadny z typov síl známych v klasickej fyzike (gravitačné a elektromagnetické).

2. Jadrové sily sú sily krátkeho dosahu. Objavujú sa len vo veľmi malých vzdialenostiach medzi nukleónmi v jadre rádovo 10-15 m.Dĺžka (1,5 x 2,2)10-15 m je tzv. rozsah jadrových síl.

3. Sú detekované jadrové sily účtovná nezávislosť: Príťažlivosť medzi dvoma nukleónmi je rovnaká bez ohľadu na stav nabitia nukleónov - protón alebo nukleón. Nábojová nezávislosť jadrových síl je zrejmá z porovnania väzbových energií v zrkadlové jadrá. Takto sa nazývajú jadrá, v ktorých je celkový počet nukleónov rovnaký, ale počet protónov v jednom sa rovná počtu neutrónov v druhom. Napríklad jadrá hélia ťažký vodík trícium - .

4. Jadrové sily majú vlastnosť saturácie, ktorá sa prejavuje tým, že nukleón v jadre interaguje len s obmedzeným počtom susedných nukleónov, ktoré sú k nemu najbližšie. To je dôvod, prečo existuje lineárna závislosť väzbových energií jadier na ich hmotnostných číslach (A). Takmer úplná saturácia jadrových síl je dosiahnutá v a-častici, čo je veľmi stabilná formácia.

Rádioaktivita, g-žiarenie, a a b - rozpad

1.Rádioaktivita je premena nestabilných izotopov jedného chemického prvku na izotopy iného prvku, sprevádzaná emisiou elementárnych častíc, jadier alebo tvrdých röntgenových lúčov. Prirodzená rádioaktivita rádioaktivita pozorovaná v prirodzene sa vyskytujúcich nestabilných izotopoch. Umelá rádioaktivita nazývaná rádioaktivita izotopov získaných v dôsledku jadrových reakcií.

2. Typicky sú všetky druhy rádioaktivity sprevádzané emisiou gama žiarenia – tvrdého, krátkovlnného elektrického vlnového žiarenia. Gama žiarenie je hlavnou formou znižovania energie excitovaných produktov rádioaktívnych premien. Jadro prechádzajúce rádioaktívnym rozpadom sa nazýva materská; vznikajúce dcérska spoločnosť jadro je spravidla excitované a jeho prechod do základného stavu je sprevádzaný emisiou g-fotónu.

3. Alfa rozpad nazývaná emisia a-častíc jadrami niektorých chemických prvkov. Alfa rozpad je vlastnosťou ťažkých jadier s hmotnostnými číslami A>200 a jadrové nálože Z>82. Vo vnútri takýchto jadier dochádza k tvorbe izolovaných a-častíc, z ktorých každá pozostáva z dvoch protónov a dvoch neutrónov, t.j. vzniká atóm prvku, posunutý v tabuľke periodickej sústavy prvkov D.I. Mendelejev (PSE) dve bunky vľavo od pôvodného rádioaktívneho prvku s hmotnostným číslom menším ako 4 jednotky(Pravidlo Soddy-Faience):

4. Termín beta rozpad sa vzťahuje na tri typy jadrových premien: elektronické(b-) a pozitronické(b+) sa rozkladá, ako aj elektronické snímanie.

b-rozpad sa vyskytuje prevažne v jadrách relatívne bohatých na neutróny. V tomto prípade sa neutrón jadra rozpadá na protón, elektrón a antineutríno () s nulovým nábojom a hmotnosťou.

Počas b-rozpadu sa hmotnostné číslo izotopu nemení, pretože celkový počet protónov a neutrónov sa zachováva a náboj sa zvyšuje o 1. atóm výsledného chemického prvku je posunutý PSE o jednu bunku doprava od pôvodného prvku, ale jeho hmotnostné číslo sa nemení(Pravidlo Soddy-Faience):

b+- rozpad sa vyskytuje prevažne v jadrách relatívne bohatých na protóny. V tomto prípade sa protón jadra rozpadá na neutrón, pozitrón a neutríno ().

.

Počas rozpadu b+ sa hmotnostné číslo izotopu nemení, pretože celkový počet protónov a neutrónov sa zachová a náboj sa zníži o 1. atóm výsledného chemického prvku je posunutý PSE o jednu bunku doľava od pôvodného prvku, ale jeho hmotnostné číslo sa nemení(Pravidlo Soddy-Faience):

5. V prípade záchytu elektrónov transformácia pozostáva zo zmiznutia jedného z elektrónov vo vrstve najbližšej k jadru. Protón, ktorý sa mení na neutrón, „zachytáva“ elektrón; Odtiaľ pochádza pojem „elektronické snímanie“. Elektronické zachytenie je na rozdiel od b±-zachytenia sprevádzané charakteristickým röntgenovým žiarením.

6. b-rozpad sa vyskytuje v prirodzene rádioaktívnych, ako aj umelo rádioaktívnych jadrách; Rozpad b+ je charakteristický len pre fenomén umelej rádioaktivity.

7. g-žiarenie: Pri excitácii jadro atómu vyžaruje elektromagnetické žiarenie krátkej vlnovej dĺžky a vysokej frekvencie, ktoré je drsnejšie a prenikavejšie ako röntgenové lúče. V dôsledku toho sa energia jadra znižuje, ale hmotnostné číslo a náboj jadra zostávajú nezmenené. Preto nie je pozorovaná premena chemického prvku na iný a jadro atómu prechádza do menej excitovaného stavu.