第25章　原子核與核物理簡介

第二十五章

原子核與粒子物理簡介返回主目錄25-1原子核的電荷質(zhì)量大小

帶電性：原子核與核外電子所帶電荷等值反號(hào)。

Z的范圍Z的測量

1.原子核的電荷：第二十五章原子核與粒子物理簡介2.原子核的質(zhì)量：忽略結(jié)合能核素：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同的一類原子核，稱為核素同位素：相同質(zhì)子數(shù)，不同質(zhì)量數(shù)的核素。同量異位素：質(zhì)量數(shù)相同質(zhì)子數(shù)不同的核素。同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)都相同的核素。原子的質(zhì)量與核外電子質(zhì)量之差，再加上上原子中所有電子結(jié)合能相聯(lián)系的質(zhì)量。第二十五章原子核與粒子物理簡介3.原子核的大小原子核體積：r0為常數(shù)：r0＝（1.2－1.5）×10－15ｍ代入r0及阿佛加德羅常數(shù)得：4.原子核的質(zhì)量能

原子核平均密度：第二十五章原子核與粒子物理簡介原子核半徑和質(zhì)量數(shù)關(guān)系質(zhì)能關(guān)系：1.質(zhì)量虧損：原子核質(zhì)量總是小于組成它質(zhì)子和中子質(zhì)量之和，差值即為質(zhì)量虧損。2.原子核的結(jié)合能：原子核之間有一種很強(qiáng)的吸引力－核力，雖然質(zhì)子之間有庫侖力也不能把它們分開，與原子核處在自由態(tài)相比原子核處在勢能為負(fù)的狀態(tài)，是說核子結(jié)合成原子核時(shí)能量減小了，要釋放能量，這個(gè)能量就叫做結(jié)合能第二十五章原子核與粒子物理簡介平均結(jié)合能：原子核中平均每個(gè)核子結(jié)合能：第二十五章原子核與粒子物理簡介25-2放射性衰變規(guī)律

1．天然放射性的發(fā)現(xiàn)：

1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾研究能發(fā)出磷光的鈾礦石時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種穿透力很強(qiáng)、能使照片感光的射線。同年居里夫人也發(fā)現(xiàn)了自然界中的釷也有類似的放射性。第二十五章原子核與粒子物理簡介2．放射性衰變的規(guī)律取T＝0時(shí)刻放射性原子核數(shù)目為N0

，原子核質(zhì)量為m0

第二十五章原子核與粒子物理簡介（1）放射性衰變的規(guī)律：某一放射性物質(zhì)的衰變率是與當(dāng)時(shí)存在的原子核數(shù)目成正比的半衰期:放射性核素衰變掉一半所需要得時(shí)間平均壽命：第二十五章原子核與粒子物理簡介（2）衰變常數(shù):3．放射系：。（2）鈾系（3）錒系（4）镎系其中每個(gè)核素的質(zhì)量數(shù)滿足A=4n+1，n為正數(shù).

（1）釷系第二十五章原子核與粒子物理簡介遞次衰變系列統(tǒng)稱為放射系。每個(gè)放射系經(jīng)過連續(xù)衰變，隨后到達(dá)穩(wěn)定的鉛同位素25-3原子核反應(yīng)原子能（1）原子核反應(yīng)原子核被具有一種能量的粒子轟擊，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核的過程?；蚩s寫為：x，y分別為入射粒子和出射粒子，X為靶核，Y為核反應(yīng)后剩余的核。第二十五章原子核與粒子物理簡介核反應(yīng)可用下列方程表示為：1．核反應(yīng)及核反應(yīng)中守恒定律1）歷史上第一個(gè)人工反應(yīng)：2）第一個(gè)加速器上實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)3）產(chǎn)生第一個(gè)人工放射系核素的反應(yīng)4）導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)中子的反應(yīng)第二十五章原子核與粒子物理簡介（2）核反應(yīng)中的守恒律

2）質(zhì)量數(shù)守恒：3）總質(zhì)量守恒：4）總能量守恒：5）動(dòng)量守恒：6）角動(dòng)量守恒：反應(yīng)前后，體系有關(guān)粒子的角動(dòng)量不變。反應(yīng)前后電荷數(shù)不變反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不變反應(yīng)前后總質(zhì)量不變反應(yīng)前后，體系總能量不變反應(yīng)前后體系動(dòng)量不變第二十五章原子核與粒子物理簡介1）電荷守恒：θPxPyPyPx2.反應(yīng)能和Q方程其中，分別表示靶核、入射粒子，剩余核，出射粒子的動(dòng)能；根據(jù)反應(yīng)能的定義有由能量守恒：分別表示靜止質(zhì)量。第二十五章原子核與粒子物理簡介（1）反應(yīng)能核反應(yīng)過程中吸收或放出的能量，通常用Q表示反應(yīng)能，（2）Q方程由動(dòng)量守恒由余弦定理：因?yàn)榈诙逭略雍伺c粒子物理簡介根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量反應(yīng)中有關(guān)粒子的動(dòng)能求Q值所以3.原子核的裂變3）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)第二十五章原子核與粒子物理簡介U235U235U235裂變時(shí)時(shí)釋放中子2）裂變反應(yīng)1）原子核裂變的發(fā)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)條件（4）原子反應(yīng)堆2）反應(yīng)堆的應(yīng)用：作為核動(dòng)力，產(chǎn)生放射性核素。1）基本原理：可控制的中子引起連續(xù)進(jìn)行的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。為此，只要第二十五章原子核與粒子物理簡介4．原子核的聚變原子核之間的距離小于10fm時(shí)才會(huì)有核力作用，此時(shí)庫侖勢壘的高度為輕核聚變反應(yīng)：（1）輕核聚變勞厄判據(jù)第二十五章原子核與粒子物理簡介太陽能2）質(zhì)子－質(zhì)子循環(huán)

1）碳氮循環(huán)第二十五章原子核與粒子物理簡介（3）氫彈

反應(yīng)原理為

第二十五章原子核與粒子物理簡介

25-4粒子物理簡介1．宇宙射線（1）宇宙射線成分電子電子光子核光子電子正電子韌致輻射光子轉(zhuǎn)變成正負(fù)電子對(duì)形成簇射第二十五章原子核與粒子物理簡介2．反粒子（2）反粒子m0c2O-m0c2m0c2O-m0c2電子正能區(qū)負(fù)能區(qū)負(fù)電子（1）正電子理論預(yù)言及發(fā)現(xiàn)第二十五章原子核與粒子物理簡介3.對(duì)稱性和守恒律（1）研究對(duì)稱性的意義（2）粒子物理中的對(duì)稱性和守恒律

1）重子數(shù)守恒