原子核和基本粒子簡介

1、9.1 原子核的基本性質原子核的基本性質u008665. 1nmu007277. 1pmKgNCu270121066055.1121121211原子質量AZX123111HHH67343322;LiLiHeHe1/3001.2 1.5Rr ArfmAArRV30334343173030/103 . 24334mkgruArAuVmA 核自旋核自旋 (1)IPI I 核磁矩核磁矩 272(1)(1)25.05 10IIppeegPg I Ig I ImmAm核磁子 ： 1 1 2 ！1.0086651.0072772.015942npmmuuu2.013552dmu氘 核 質 量 ：()pnmZ

2、mAZ mm2()pnEZmAZ mm C22()()pnnHEZmAZ mm CZmAZ mmC原子原子94B e2H()nEZmAZ mmC原子原子21.0078252 45 1.00866549.0121858uC58.163Mev 21931.5uCMeV 核子的結合能越大，原子核越穩(wěn)定。核子的結合能越大，原子核越穩(wěn)定。 中等質量核（中等質量核（A=40-120）的結合能約為）的結合能約為8.6Mev，原子核穩(wěn)定。，原子核穩(wěn)定。 質量數(shù)質量數(shù)小于小于30的核結合能有周期性變化，最大值在的核結合能有周期性變化，最大值在A等于等于4 的倍數(shù)。的倍數(shù)。 質量數(shù)質量數(shù)30以上的以上的核，平均結

3、合能變化不大，顯示了核力的飽和性。核，平均結合能變化不大，顯示了核力的飽和性。9.2 原子核的放射性衰變原子核的放射性衰變衰變衰變衰變放射性衰變、電子、放射性衰變、電子、X X射線是十九世紀末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開了近射線是十九世紀末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開了近代物理的序幕。代物理的序幕。HeYXAZAZ4242HeRnRa42222862268842He放射性原子核自發(fā)地放射出放射性原子核自發(fā)地放射出 粒子（粒子（ ），而轉變成），而轉變成另一種原子核的過程。另一種原子核的過程。方程表示為：方程表示為：22()()dEmmmCMMMCHe子母He子母原子質量表示 衰變衰變 粒子能譜粒子能譜大部分原

4、子核放射的大部分原子核放射的 粒子的能量不是單一的，而是有幾組不同的分立粒子的能量不是單一的，而是有幾組不同的分立值，構成分立的值，構成分立的 粒子能譜。粒子能譜。 粒子的動能算出粒子的動能算出2221142211A-4ddEmm VmEEEmmm V子子子放射性現(xiàn)象的研放射性現(xiàn)象的研究是獲悉原子核究是獲悉原子核內部狀況的重要內部狀況的重要途徑之一途徑之一 衰變的機制衰變的機制2382344UThHe)(354234904 . 22 . 144. 122313131312MevAAZRZeEc deeEEEEEE子 1956年，從實驗上發(fā)現(xiàn)了中微子。011XYAAZZee 22()()XYeX

5、YdEmmm cMMcYXMM011XYAAZZee22()(2)dXYeXYeEmmm cMMm c011X+YAAZZee dNNdt0tNNe:0NNln 20.693T00ttdNIN eI edt放射性活度（強度）2127842389921163 104.5 1020.4PoTUTCT，衰變，s，衰變，年，衰變，分0000011tttN edtNN（-dN)11.44T9.3 核力和介子核力和介子FPn=Fnn=FPP。 Et Et tttx/cEtx cx2E mcmx c 0m151.4 10 xm 275emm0、09.4 原子核反應原子核反應 1. 1441177218NHe

6、HO1417( , )NpO19191919年由盧瑟福完成的。這是人類歷年由盧瑟福完成的。這是人類歷史上第一次人工實現(xiàn)史上第一次人工實現(xiàn)“點金術點金術”：使：使一個元素變成了另一個元素。一個元素變成了另一個元素。 19321932年，英國考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質子加速到年，英國考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質子加速到500500千電子伏，實現(xiàn)如下核反應：千電子伏，實現(xiàn)如下核反應：HeHeHLi42421173 ),(73pLi釋放的釋放的 粒子每一個具有粒子每一個具有8.9MeV8.9MeV動能動能; ; 輸入能量為輸入能量為0.5MeV,0.5MeV,因此因此, ,凈輸出

7、凈輸出能量能量17.8MeV17.8MeV。這是釋放核能的一個例子。這是釋放核能的一個例子。 CnBe129 19321932年，查德威克。在這之前，年，查德威克。在這之前，博思和貝克爾及約里奧博思和貝克爾及約里奧 居里夫婦都進居里夫婦都進行過這一實驗行過這一實驗，但他們把產(chǎn)物中子理解為，但他們把產(chǎn)物中子理解為 光子。光子。：反應前后總電荷數(shù)不變反應前后總電荷數(shù)不變反應前后總質量數(shù)不變反應前后總質量數(shù)不變反應前后總的運動質量反應前后總的運動質量 保保 持不變持不變202/ 1m mc反應前后粒子的總能量反應前后粒子的總能量 守恒守恒 2mcE 20cmEk動量動量守恒：即反應前后體系的總動量守

8、恒守恒：即反應前后體系的總動量守恒3. 3. 1.1.01230123ApqBmmmmEEEE靜質量動能222200112233/m cEmcEm cEm cE質量 能量守恒：20122230103123()()()()()QEEEEmmmMMMmcMc:mM核 質 量 ，原 子 量Q0, 放能反應；Q=0,為彈性散射。Q1K1世界上第一顆原子彈，世界上第一顆原子彈，以以239239P PU U為燃料為燃料, ,于于19451945年年在美國國土上爆炸；在美國國土上爆炸；19451945年年8 8月月6 6日，在日日，在日本廣島爆炸了一顆本廣島爆炸了一顆235235U U為燃料的名為為燃料的名

9、為“小男小男孩孩”的原子彈；的原子彈；19451945年年9 9月月1515日，在日日，在日本長崎爆炸了一顆本長崎爆炸了一顆239239PU 為燃料的名為為燃料的名為“胖子胖子”的原子彈的原子彈；19641964年年1010月月1616日，我國第一顆原子彈爆炸成功（鈾彈）。日，我國第一顆原子彈爆炸成功（鈾彈）?！芭K彈臟彈”？原子核 核子平均結合能（MeV） 1H2H3H3He4He6Li7Li01.1112.8262.5727.07205.33035.60442231114.0HHHpMeV2231123.25HHHenMeV324212HeHHe18.3MeVp總效果：總效果：2412622243