كيفية تحديد الخلل الكتلي للذرة. عيب كتلة النواة. ظهور خلل جماعي ، طاقة ملزمة ، قوى نووية. النيوترينوات الشمسية. القوى النووية. نماذج نواة

وزارة التعليم من الاتحاد الروسي

ولاية بلاغوفيشينسكي

الجامعة البيداغوجية

قسم الفيزياء العامة

طاقة ملزمة وخلل في الكتلة

عمل بالطبع

أكمله: طالب في السنة الثالثة من FMF ، المجموعة "E" ، تقويض من A.N.

تحقق من: الأستاذ المساعد Karatsuba L.P.

بلاغوفيشتشينسك 2000
محتوى

§واحد. عيب جماعي - مميز

نواة ذرية ، طاقة ملزمة ............................................. ............... 3

§ 2 طرق التحليل الطيفي الشامل

قياسات ومعدات الكتلة ... ................ .............. 7

§ 3 . الصيغ شبه التجريبية لـ

حساب كتل النوى وطاقات ربط النوى ................................. 12

البند 3.1. الصيغ شبه التجريبية القديمة .............................. 12

البند 3.2. صيغ شبه تجريبية جديدة

مع مراعاة تأثير القذائف ... ... ..... 16

المؤلفات................................................. .................................................. 24

§واحد. عيب الكتلة هو سمة من سمات النواة الذرية ، طاقة الربط.

مشكلة الوزن الذري غير الصحيح للنظائر قلقت العلماء لفترة طويلة ، لكن نظرية النسبية ، بعد أن أقامت علاقة بين كتلة الجسم وطاقته ( E = mc 2) ، مفتاح حل هذه المشكلة ، واتضح أن نموذج البروتون والنيوترون لنواة الذرة هو القفل الذي يناسب هذا المفتاح. لحل هذه المشكلة ، ستكون هناك حاجة إلى بعض المعلومات حول كتل الجسيمات الأولية والنواة الذرية (الجدول 1.1).

الجدول 1.1

الكتلة والوزن الذري لبعض الجسيمات

(يتم تحديد كتل النويدات واختلافها تجريبيًا باستخدام: القياسات الطيفية الكتلية ؛ قياسات طاقات التفاعلات النووية المختلفة ؛ قياسات طاقات انحلال β- و α ؛ قياسات الميكروويف ، مع إعطاء نسبة الكتل أو الاختلافات بينهما. )

دعونا نقارن كتلة الجسيم ، أي نواة الهليوم ، بكتلة بروتونين ونيوترونين ، والتي تتكون منها. للقيام بذلك ، نطرح كتلة الجسيم a من مجموع الكتلة المضاعفة للبروتون والكتلة المضاعفة للنيوترون وندعو القيمة التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة عيب في الكتلة

د م = 2 م ص + 2 م ن م أ =0,03037 a.u.m. (1.1)

وحدة كتلة ذرية

م a.u.m. = ( 1,6597 ± 0,0004 ) ´ 10-27 كجم. (1.2)

باستخدام صيغة العلاقة بين الكتلة والطاقة التي توصلت إليها نظرية النسبية ، يمكن للمرء تحديد كمية الطاقة التي تتوافق مع هذه الكتلة ، والتعبير عنها بالجول أو ، بشكل أكثر ملاءمة ، في ميغا إلكترون فولت ( 1 إلكترون فولت = 10 6 فولت). 1 MeV يتوافق مع الطاقة المكتسبة بواسطة إلكترون يمر عبر فرق جهد قدره مليون فولت.

الطاقة المقابلة لوحدة كتلة ذرية واحدة هي

ه = م a.u.m. × ج 2 \ u003d 1.6597 × 10 -27 × 8,99 × 10 16 =1,49 × 10-10 J = 931 ميغا إلكترون فولت. (1.3)

ذرة الهليوم بها عيب كتلة ( د م = 0.03037 وحدة دولية) تعني أن الطاقة انبعثت أثناء تكوينها ( ه = د مللي ثانية = 0,03037 × 931 = 28 ميجا فولت). هذه هي الطاقة التي يجب تطبيقها على نواة ذرة الهيليوم لتحللها إلى جزيئات فردية. وفقًا لذلك ، يمتلك جسيم واحد طاقة أقل بأربع مرات. هذه الطاقة تميز قوة النواة وهي خاصية مهمة لها. يطلق عليه طاقة الربط لكل جسيم أو لكل نيوكليون ( ص). لنواة ذرة الهيليوم ع = 28/4 = 7 إلكترون فولت، بالنسبة إلى النوى الأخرى لها قيمة مختلفة.

تحليل هذا المنحنى مثير للاهتمام ومهم ، لأن منه ، وبشكل واضح للغاية ، من الواضح أي العمليات النووية تعطي عائدًا كبيرًا من الطاقة. في جوهرها ، فإن الطاقة النووية للشمس والنجوم ومحطات الطاقة النووية والأسلحة النووية هي إدراك للإمكانيات الكامنة في النسب التي يوضحها هذا المنحنى. لها العديد من المجالات المميزة. بالنسبة للهيدروجين الخفيف ، فإن طاقة الربط تساوي صفرًا ، لأن لا يوجد سوى جسيم واحد في نواتها. بالنسبة للهيليوم ، تبلغ طاقة الربط لكل جسيم 7 إلكترون فولت. وبالتالي ، فإن الانتقال من الهيدروجين إلى الهيليوم يرتبط بقفزة كبيرة في الطاقة. تمتلك النظائر ذات الوزن الذري المتوسط: الحديد والنيكل وما إلى ذلك ، أعلى طاقة ربط للجسيمات في النواة (8.6 ميغا إلكترون فولت) ، وبالتالي ، فإن نوى هذه العناصر هي الأكثر ديمومة. بالنسبة للعناصر الأثقل ، تكون طاقة الارتباط للجسيم في النواة أقل ، وبالتالي تكون نواتها أقل قوة نسبيًا. تنتمي نواة ذرة اليورانيوم 235 أيضًا إلى هذه النوى.

كلما زاد عيب كتلة النواة ، زادت الطاقة المنبعثة أثناء تكوينها. وبالتالي ، فإن التحول النووي ، الذي يزداد فيه الخلل الكتلي ، يكون مصحوبًا بانبعاث إضافي للطاقة. يوضح الشكل 1.1 أن هناك مجالين يتم فيهما استيفاء هذه الشروط: الانتقال من النظائر الأخف وزناً إلى النظائر الأثقل ، مثل من الهيدروجين إلى الهيليوم ، والانتقال من الأثقل ، مثل اليورانيوم ، إلى نوى متوسط ​​وزن الذرات .

هناك أيضًا كمية مستخدمة بشكل متكرر تحمل نفس المعلومات مثل عيب الكتلة - عامل التعبئة (أو مضاعف). يميز عامل التعبئة استقرار اللب ، ويظهر الرسم البياني الخاص به في الشكل 1.2.

§ 2. طرق القياس الطيفي الكتلي

الجماهير والمعدات.

تم إجراء القياسات الأكثر دقة لكتل ​​النويدات ، التي تم إجراؤها بطريقة المضاعفات والمستخدمة لحساب الكتل ، على مناظير طيفية جماعية مع التركيز المزدوج وعلى جهاز ديناميكي - مقياس التزامن.

أحد مطياف الكتلة السوفيتية مع التركيز المزدوج لنوع Bainbridge-Jordan تم بناؤه بواسطة M. Ardenne و G. Eger و R.A Demirkhanov و T.I Gutkin و V.V Dorokhov. تحتوي جميع أجهزة الطيف الكتلي ذات التركيز المزدوج على ثلاثة أجزاء رئيسية: مصدر أيوني ، ومحلل إلكتروستاتيكي ، ومحلل مغناطيسي. يحلل محلل الكهرباء الساكنة شعاعًا أيونيًا في الطاقة إلى طيف ، يقطع منه الشق جزءًا مركزيًا معينًا. يقوم المحلل المغناطيسي بتركيز الأيونات ذات الطاقات المختلفة في نقطة واحدة ، حيث تنتقل الأيونات ذات الطاقات المختلفة في مسارات مختلفة في مجال مغناطيسي قطاعي.

يتم تسجيل أطياف الكتلة على لوحات التصوير الموجودة في الكاميرا. مقياس الجهاز خطي تمامًا تقريبًا ، وعند تحديد التشتت في وسط اللوحة ، ليست هناك حاجة لتطبيق الصيغة بمصطلح تصحيح تربيعي. متوسط ​​الدقة حوالي 70000.

تم تصميم مطياف كتلة محلي آخر بواسطة V. Schütze بمشاركة R.A Demirkhanov و T. تم استخدامه لقياس كتل نويدات القصدير والأنتيمون ، وتستخدم نتائجها في جداول الكتلة. تحتوي هذه الأداة على مقياس تربيعي وتوفر تركيزًا مزدوجًا لمقياس الكتلة بأكمله. متوسط ​​دقة الجهاز حوالي 70000.

من بين أطياف الكتلة الأجنبية ذات التركيز المزدوج ، الأكثر دقة هو مقياس الطيف الكتلي الجديد نير روبرتس مع التركيز المزدوج وطريقة جديدة للكشف عن الأيونات (الشكل 2.1). يحتوي على محلل إلكتروستاتيكي بزاوية 90 درجة مع نصف قطر انحناء إعادة = 50.8 سمومحلل مغناطيسي 60 درجة بنصف قطر انحناء محور الحزمة الأيونية

أرز. 2.1. مطياف الكتلة الكبير ذو التركيز المزدوج من نير-روبرتس في جامعة مينيس:

1 - مصدر أيون 2 - محلل كهرباء ؛ 3 – محلل مغناطيسي أربعة – المضاعف الإلكتروني للتسجيل الحالي ؛ S 1 - فتحة دخول ؛ S2 – فتحة الفتحة S 3 - فتحة في مستوى الصورة لمحلل الكهرباء الساكنة ؛ S 4 هو شق في مستوى الصورة للمحلل المغناطيسي.

يتم تسريع الأيونات المنتجة في المصدر بفرق الجهد يو ا =40 قدم مربعوالتركيز على فتحة المدخل S1 حوالي 13 عرضًا µ م ؛عرض نفس الفتحة 4 س , التي يتم عرض الصورة الشقية عليها S1 . فتحة الفتحة S2 يبلغ عرضه حوالي 200 ميكرونفتحة S3 ، حيث يتم عرض صورة الفتحة بواسطة محلل الكهرباء الساكنة S1 , يبلغ عرضه حوالي 400 µ م.خلف الفجوة S3 يوجد مسبار لتسهيل اختيار العلاقات يو أ / ش د , أي تسريع الإمكانات يو ا مصدر الأيونات وإمكانات المحلل ش د.

على الفجوة 4 س محلل مغناطيسي يعرض صورة لمصدر الأيونات. تيار أيوني بقوة 10 - 12 - 10 - 9 أ مسجلة بمضاعف الإلكترون. يمكنك ضبط عرض جميع الفتحات وتحريكها من الخارج دون إزعاج الفراغ ، مما يسهل محاذاة الجهاز.

يتمثل الاختلاف الأساسي بين هذا الجهاز والجهاز السابق في استخدام مرسمة الذبذبات وفتح جزء من الطيف الكتلي ، والذي استخدمه سميث لأول مرة لمقياس التزامن. في هذه الحالة ، يتم استخدام نبضات جهد سن المنشار في وقت واحد لتحريك الحزمة في أنبوب الذبذبات ولتعديل المجال المغناطيسي في المحلل. يتم اختيار عمق التشكيل بحيث يتكشف طيف الكتلة عند الشق ضعف عرض خط مزدوج واحد تقريبًا. هذا النشر الفوري لذروة الكتلة يسهل التركيز بشكل كبير.

كما هو معروف ، إذا كانت كتلة أيون م تغير إلى Δ م ، إذن من أجل أن يظل مسار الأيونات في مجال كهرومغناطيسي معين كما هو ، يجب تغيير جميع الإمكانات الكهربائية إلى Δ مم ذات مرة. وهكذا ، من أجل الانتقال من عنصر ضوئي واحد للثنائي مع الكتلة م إلى مكون آخر له كتلة Δ م كبير ، فأنت بحاجة إلى تطبيق فرق الجهد الأولي على المحلل ش د , والمصدر الأيوني يو ا , تغيير وفقًا لذلك Δ ش د و Δ يو ا لهذا السبب.

(2.1)

لذلك ، فرق الكتلة Δ م يمكن قياس المضاعفة بفرق الجهد Δ ش د , من الضروري التركيز بدلاً من عنصر واحد من المضاعف الآخر.

يتم تطبيق فرق الجهد وقياسه وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل. 2.2. جميع المقاومات ماعدا ص * ، مانجانين ، مرجع ، محاط بثرموستات. R = R " = 3371 630 ± 65 أوم. Δ ص يمكن أن تختلف من 0 إلى 100000 أوم ،ذلك الموقف Δ ص / ص معروف في حدود 1/50000. المقاومة ∆ صتم تحديده بحيث يكون التتابع على اتصال لكن , على الكراك 4 س , اتضح أن سطرًا واحدًا من المضاعف مركّز ، وعندما يكون التتابع على جهة الاتصال في - خط مزدوج آخر. يكون التتابع سريع المفعول ، ويتحول بعد كل دورة مسح في راسم الذبذبات ، حتى تتمكن من رؤية كلا عمليتي المسح على الشاشة في نفس الوقت. خطوط مزدوجة. التغيير المحتمل Δ ش د , بسبب المقاومة المضافة Δ ص , يمكن اعتباره متطابقًا إذا تطابق كلا المسحتين. في هذه الحالة ، يجب أن توفر دائرة أخرى مماثلة مع مرحل متزامن تغييرًا في الجهد المتسارع يو ا على ال Δ يو ا لهذا السبب.

(2.2)

ثم فرق كتلة المضاعف Δ م يمكن تحديده من خلال صيغة التشتت

عادة ما يكون تردد المسح كبير جدًا (على سبيل المثال ، 30 ثانية -1), لذلك ، يجب تقليل ضوضاء مصدر الجهد إلى الحد الأدنى ، ولكن لا يلزم الاستقرار على المدى الطويل. في ظل هذه الظروف ، تعد البطاريات هي المصدر المثالي.

إن قدرة حل جهاز المزامنة محدودة بسبب متطلبات التيارات الأيونية الكبيرة نسبيًا ، نظرًا لأن تردد الاجتياح مرتفع. في هذا الجهاز ، أكبر قيمة لقوة الحل هي 75000 ، لكنها ، كقاعدة عامة ، أقل ؛ أصغر قيمة هي 30000. مثل هذه القدرة على التحليل تجعل من الممكن فصل الأيونات الرئيسية عن أيونات الشوائب في جميع الحالات تقريبًا.

أثناء القياسات ، تم افتراض أن الخطأ يتكون من خطأ إحصائي وخطأ ناتج عن عدم دقة معايرة المقاومة.

قبل البدء في تشغيل مقياس الطيف وعند تحديد الفروق الكتلية المختلفة ، تم إجراء سلسلة من قياسات التحكم. وبالتالي ، تم قياس أزواج التحكم في فترات زمنية معينة من تشغيل الأداة. O2- سو ج 2 ح 4 - لذا، ونتيجة لذلك تبين أنه لم تحدث أي تغييرات منذ عدة أشهر.

للتحقق من خطية المقياس ، تم تحديد نفس الفرق في الكتلة بأعداد كتلة مختلفة ، على سبيل المثال ، بواسطة الزوجين CH 4 - O , ج 2 H 4 - كوو ½ (C 3 H 8 - CO 2).نتيجة لقياسات التحكم هذه ، تم الحصول على قيم تختلف عن بعضها البعض فقط في حدود الأخطاء. تم إجراء هذا الفحص لأربعة اختلافات جماعية وكانت الاتفاقية جيدة جدًا.

تم تأكيد صحة نتائج القياس أيضًا من خلال قياس ثلاثة اختلافات في كتل التوائم الثلاثة. يجب أن يكون المجموع الجبري للاختلافات الجماعية الثلاثة في الثلاثي مساويًا للصفر. كانت نتائج هذه القياسات لثلاثة توائم بأعداد كتلة مختلفة ، أي في أجزاء مختلفة من المقياس ، مرضية.

كان آخر قياس مهم للغاية للتحقق من صحة معادلة التشتت (2.3) هو قياس كتلة ذرة الهيدروجين بأعداد كتلة كبيرة. تم إجراء هذا القياس مرة واحدة لـ لكن = 87 ، كالفرق بين كتل المضاعف C4H8O 2 – ج 4 ح 7 O2. النتائج 1.00816 ± 2 أ. تأكل.مع وجود خطأ يصل إلى 1/50000 يتوافق مع الكتلة المقاسة حتساوي 1.0081442 ± 2 أ. تأكل.،ضمن خطأ قياس المقاومة Δ ص وأخطاء معايرة المقاومة لهذا الجزء من المقياس.

أظهرت كل هذه السلاسل الخمس من قياسات التحكم أن صيغة التشتت مناسبة لهذه الأداة ، وأن نتائج القياس موثوقة تمامًا. تم استخدام البيانات من القياسات التي تم إجراؤها على هذه الأداة لتجميع الجداول.

§ 3 . الصيغ شبه التجريبية لحساب كتل النوى وطاقات ربط النوى .

البند 3.1. الصيغ شبه التجريبية القديمة.

مع تطور نظرية بنية النواة وظهور نماذج مختلفة من النواة ، نشأت محاولات لإنشاء صيغ لحساب كتل النوى وطاقات ربط النوى. تستند هذه الصيغ إلى الأفكار النظرية الحالية حول بنية النواة ، ولكن يتم حساب المعاملات فيها من الكتل التجريبية الموجودة في النواة. تسمى هذه الصيغ ، المستندة جزئيًا على النظرية والمشتقة جزئيًا من البيانات التجريبية الصيغ شبه التجريبية .

صيغة الكتلة شبه التجريبية هي:

M (Z ، N) = Zm ح + Nm n -E B (Z، N) ، (3.1.1)

أين م (ي ، ن) هي كتلة النويدة ض البروتونات و ن - نيوترونات محهي كتلة النويدة ح 1 ; م هي الكتلة النيوترونية. ه ب (ي ، ن) هي الطاقة الرابطة للنواة.

هذه الصيغة ، بناءً على النماذج الإحصائية ونماذج القطرات للنواة ، اقترحها Weizsäcker. سرد Weizsäcker قوانين التغيير الشامل المعروفة من التجربة:

1. تزداد طاقات الربط لأخف النوى بسرعة كبيرة مع زيادة أعداد الكتلة.

2. طاقات الرابطة ه ب من جميع النوى المتوسطة والثقيلة تزداد خطيًا تقريبًا مع أعداد الكتلة لكن .

3. ه ب /لكن زيادة النوى الخفيفة إلى لكن ≈60.

4. متوسط ​​طاقات الربط لكل نيوكليون ه ب /لكن أثقل النوى بعد لكن ≈60 ينخفض ​​ببطء.

5. تمتلك النوى التي تحتوي على عدد زوجي من البروتونات وعدد زوجي من النيوترونات طاقات ارتباط أعلى قليلاً من النوى التي تحتوي على عدد فردي من النوكليونات.

6. تميل طاقة الربط إلى الحد الأقصى في حالة تساوي عدد البروتونات والنيوترونات في النواة.

أخذ Weizsacker هذه الانتظامات في الاعتبار عند إنشاء صيغة شبه تجريبية لطاقة الربط. قام Bethe and Becher بتبسيط هذه الصيغة إلى حد ما:

E B (Z، N) = E 0 + E I + E S + E C + E P. . (3.1.2)

وغالبًا ما يطلق عليها صيغة Bethe-Weizsacker. أول عضو ه 0 هو جزء من الطاقة يتناسب مع عدد النكليونات ؛ ه أنا هو المصطلح النظيري أو متساوي الضغط لطاقة الربط ، والذي يوضح كيف تتغير طاقة النوى عند الانحراف عن خط النوى الأكثر استقرارًا ؛ ه س هو السطح أو الطاقة الحرة من قطرة السائل النكليون ؛ ه ج هي طاقة الكولوم للنواة ؛ E R - قوة البخار.

المصطلح الأول هو

E 0 \ u003d αA . (3.1.3)

مصطلح النظائر ه أنا هي وظيفة الفرق N – Z . لان يتم توفير تأثير الشحنة الكهربائية للبروتونات من خلال المصطلح ه من , ه أنا هو نتيجة القوى النووية فقط. يؤدي استقلالية شحنة القوى النووية ، والتي يتم الشعور بها بقوة بشكل خاص في النوى الخفيفة ، إلى حقيقة أن النوى تكون أكثر استقرارًا عند N = Z . لأن الانخفاض في استقرار النوى لا يعتمد على العلامة N – Z ، مدمن ه أنا من N – Z يجب أن تكون تربيعية على الأقل. تعطي النظرية الإحصائية التعبير التالي:

ه أنا = –β( N – Z ) 2 لكن –1 . (3.1.4)

الطاقة السطحية للقطرة مع معامل التوتر السطحي σ مساوي ل

ه س = 4π ص 2 σ. (3.1.5)

مصطلح كولوم هو الطاقة الكامنة للكرة المشحونة بشكل موحد على كامل الحجم بشحنة زي :

(3.1.6)

التعويض في المعادلتين (3.1.5) و (3.1.6) نصف قطر النواة ص = ص 0 أ 1/3 ، نحن نحصل

(3 .1.7 )

(3.1.8)

واستبدال (3.1.7) و (3.1.8) في (3.1.2) نحصل عليها

. (3.1.9)

تم اختيار الثوابت α و و بحيث تلبي الصيغة (3.1.9) بشكل أفضل جميع قيم طاقات الربط المحسوبة من البيانات التجريبية.

المصطلح الخامس ، الذي يمثل طاقة الزوج ، يعتمد على تكافؤ عدد النكليونات:

(3 .1.11 )

لكن

لسوء الحظ ، هذه الصيغة قديمة جدًا: يمكن أن يصل التناقض مع القيم الفعلية للكتل إلى 20 MeV ولها متوسط ​​قيمة حوالي 10 MeV.

في العديد من الأوراق اللاحقة ، تم تنقيح المعاملات في البداية فقط أو تم إدخال بعض المصطلحات الإضافية غير المهمة جدًا. قامت Metropolis و Reitwiesner بتحسين صيغة Bethe – Weizsäcker:

(3.1.12)

حتى للنويدات π = –1 ؛ للنويدات مع الفردي لكن بي = 0 ؛ للنويدات الفردية π = +1.

اقترح Wapstra أن يأخذ في الاعتبار تأثير القذائف باستخدام مصطلح من هذا النموذج:

(3.1.13)

أين A i، Z i و واي هي ثوابت تجريبية ، تم اختيارها وفقًا للبيانات التجريبية لكل غلاف.

قدم جرين وإدواردز المصطلح التالي في صيغة الكتلة ، والتي تميز تأثير الأصداف:

(3.1.14)

أين α أنا , α ي و K ij - الثوابت المكتسبة من التجربة. و - متوسط ​​القيم ن و ض في فترة زمنية معينة بين الأصداف المملوءة.

البند 3.2. صيغ شبه تجريبية جديدة تراعي تأثير القذائف

انطلق كاميرون من صيغة Bethe-Weizsäcker واحتفظ بأول شرطين من الصيغة (3.1.9). مصطلح الطاقة السطحية إي إس (3.1.7) تم تغييره.

أرز. 3.2.1. توزيع كثافة المادة النووية ρ حسب كاميرون اعتمادًا على المسافة إلى مركز النواة. لكن - نصف قطر النواة المتوسط ​​؛ ض - نصف سمك الطبقة السطحية للنواة.

عند النظر في تشتت الإلكترونات على النوى ، يمكننا أن نستنتج أن توزيع كثافة المادة النووية في النواة ρ ن شبه منحرف (الشكل 16). لنصف القطر الأساسي المتوسط ريمكنك أخذ المسافة من المركز إلى النقطة التي تقل فيها الكثافة بمقدار النصف (انظر الشكل 3.2.1). نتيجة لتجهيز تجارب هوفستاتر. اقترح كاميرون الصيغة التالية لمتوسط ​​نصف قطر النوى:

يعتقد أن الطاقة السطحية للنواة تتناسب مع مربع متوسط ​​نصف القطر r2 , ويقدم تصحيحًا اقترحته Finberg ، والذي يأخذ في الاعتبار تناظر النواة. وفقًا لكاميرون ، يمكن التعبير عن الطاقة السطحية على النحو التالي:

وبالتالي ، فإن فائض الجماهير ، وفقًا لكاميرون ، سيتم التعبير عنه على النحو التالي:

م - أ = 8.367 أ - 0.783 ز + αА + β +

+ إي س + ه ج + E α = P. (ض ، ن). ( 3 .2.5)

استبدال القيم التجريبية م باستخدام طريقة المربعات الصغرى ، حصلنا على القيم الأكثر موثوقية التالية للمعاملات التجريبية (في ميف):

α = -17.0354 ؛ β = -31.4506 ؛ γ = 25.8357 ؛ φ = 44.2355. (3.2.5 أ)

تم استخدام هذه المعاملات لحساب الكتل. التناقضات بين الكتل المحسوبة والتجريبية موضحة في التين. 3.2.2. كما ترى ، تصل الاختلافات في بعض الحالات إلى 8 ميف.وهي كبيرة بشكل خاص في النويدات ذات الأصداف المغلقة.

قدم كاميرون شروطًا إضافية: مصطلح يأخذ في الاعتبار تأثير القذائف النووية S (Z ، N) ، وعضو P (Z ، N) , توصيف الطاقة الزوجية ومراعاة التغيير في الكتلة اعتمادًا على التكافؤ ن و ض :

M-A = P ( ض , N) + S (Z، N) + P (Z، N). (3.2.6)

أرز. 3.2.2. تم حساب الفروق بين قيم الكتلة باستخدام معادلة كاميرون الأساسية (3.2.5) والقيم التجريبية لنفس الكتل اعتمادًا على عدد الكتلة لكن .

في نفس الوقت منذ ذلك الحين لا يمكن أن تقدم النظرية نوعًا من المصطلحات التي من شأنها أن تعكس بعض التغييرات المتقطعة في الجماهير ، فقد جمعها في تعبير واحد

T (Z، N) = S (Z، N) + P (Z.N). (3.2.7)

T (Z ، N) = T (Z) + T (N). (3.2.8)

هذا اقتراح معقول ، لأن البيانات التجريبية تؤكد أن غلاف البروتون مملوء بشكل مستقل عن النيوترونات ، ويمكن اعتبار طاقات الزوج للبروتونات والنيوترونات في التقريب الأول مستقلة.

استنادًا إلى جداول الكتلة في Wapstra و Huizeng ، قام كاميرون بتجميع جداول التصحيحات T (Z ) و تي (ن) على التكافؤ وملء قذائف.

G. F. Dranitsyna ، باستخدام قياسات جديدة لكتل ​​Bano ، R. A. Demirkhanov والعديد من القياسات الجديدة للاضمحلال β- و α ، صقل قيم التصحيحات T (Z) و تي (ن) في منطقة الأتربة النادرة من Ba إلى Pb. جمعت جداول جديدة للجماهير الزائدة (م - أ) ، محسوبة بصيغة كاميرون المصححة في هذه المنطقة. توضح الجداول أيضًا الطاقات المحسوبة حديثًا لاضمحلال بيتا للنويدات في نفس المنطقة (56 درجة مئوية). ض ≤82).

الصيغ شبه التجريبية القديمة التي تغطي النطاق بأكمله لكن ، تبين أنها غير دقيقة للغاية وتعطي تناقضات كبيرة جدًا مع الكتل المقاسة (بترتيب 10 ميف).أدى إنشاء كاميرون للطاولات بأكثر من 300 تعديل إلى تقليل التناقض إلى 1 ميفلكن التناقضات لا تزال أكبر بمئات المرات من الأخطاء في قياسات الجماهير واختلافاتهم. ثم ظهرت فكرة تقسيم منطقة النويدات بالكامل إلى مناطق فرعية ولكل منها إنشاء صيغ شبه تجريبية للتطبيق المحدود. تم اختيار هذا المسار من قبل ليفي ، الذي بدلاً من صيغة واحدة ذات معاملات عالمية مناسبة للجميع لكن و ض , اقترح صيغة لأقسام فردية من تسلسل النويدات.

يتطلب وجود اعتماد مكافئ على Z لطاقة الربط للنويدات المتساوية أن تحتوي الصيغة على شروط تصل إلى القوة الثانية شاملة. لذلك اقترح ليفي هذه الوظيفة:

M (A ، Z) \ u003d α 0 + α 1 A + α 2 Z + α 3 AZ + α 4 Z 2 + α 5 A 2 + δ ؛ (3.2.9)

أين α 0 ، α 1 ، α 2 ، α 3 ، α 4 ، α 5 هي معاملات عددية تم العثور عليها من البيانات التجريبية لبعض الفواصل الزمنية ، و δ هو مصطلح يأخذ في الاعتبار الاقتران بين النيوكليونات ويعتمد على التكافؤ ن و ض .

تم تقسيم جميع كتل النويدات إلى تسع مناطق فرعية ، مقيدة بقذائف نووية وقذائف فرعية ، وتم حساب قيم جميع معاملات الصيغة (3.2.9) من البيانات التجريبية لكل من هذه المناطق الفرعية. قيم المعامِلات التي تم العثور عليها ta والمصطلح δ ، التي تحددها التكافؤ ، وترد في الجدول. 3.2.1 و 3.2.2. كما يتضح من الجداول ، لم يتم أخذ قذائف 28 و 50 و 82 و 126 فقط من البروتونات أو النيوترونات في الاعتبار ، ولكن أيضًا الأجزاء الفرعية المكونة من 40 و 64 و 140 بروتونات أو نيوترونات.

الجدول 3.2.1

المعاملات α في صيغة ليفي (3.2.9) ، أماه. تأكل(16 س = 16)

الجدول 3.2.2

المصطلح δ في صيغة Lévy (3.2.9) ، المحدد بالتكافؤ ، أماه. تأكل. ( 16 س \ u003d 16)

باستخدام صيغة ليفي مع هذه المعاملات (انظر الجدولين 3.2.1 و 3.2.2) ، قام ريدل بحساب جدول كتل لحوالي 4000 نيوكليدات على آلة حاسبة إلكترونية. أظهرت مقارنة 340 قيمة كتلة تجريبية مع تلك المحسوبة باستخدام الصيغة (3.2.9) توافقًا جيدًا: في 75٪ من الحالات ، لا يتجاوز التباين ± 0.5 أماه. تأكل.،في 86٪ من الحالات - لا أكثر ± 1,0سيدةوفي 95٪ من الحالات لا تتجاوز ± 1.5 أماه. تأكل.بالنسبة لطاقة اضمحلال β ، يكون الاتفاق أفضل. في الوقت نفسه ، يمتلك ليفي 81 معاملاً وحدودًا ثابتة فقط ، بينما يمتلك كاميرون أكثر من 300 منهم.

شروط التصحيح T (Z) و تي (ن ) في صيغة ليفي يتم استبدالها في أقسام منفصلة بين الأصداف بواسطة دالة تربيعية لـ ض أو ن . هذا ليس مفاجئًا ، لأنه بين أغلفة الوظيفة T (Z)و تي (ن)هي وظائف سلسة ضو نولا تحتوي على ميزات لا تسمح بتمثيلها في هذه الأقسام بواسطة كثيرات الحدود من الدرجة الثانية.

يعتبر Zeldes نظرية الأصداف النووية ويطبق عددًا كميًا جديدًا s - ما يسمى الأقدمية (الأقدمية) قدمها السرطان. رقم الكم " الأقدمية " ليس رقمًا كميًا دقيقًا ؛ إنه يتزامن مع عدد النكليونات غير الزوجية في النواة ، أو ، بخلاف ذلك ، يساوي عدد جميع النوكليونات في النواة مطروحًا منه عدد النكليونات المقترنة ذات الزخم الصفري. في الحالة الأساسية في جميع النوى ق = 0 ؛في النوى مع الفردي أ ق = 1وفي النوى الفردية ق = 2 . باستخدام رقم الكم " الأقدمية ” وقوى دلتا قصيرة المدى للغاية ، أظهر Zeldes أن صيغة مثل (3.2.9) تتوافق مع التوقعات النظرية. تم التعبير عن جميع معاملات صيغة ليفي بواسطة Zeldes من حيث المعلمات النظرية المختلفة للنواة. وهكذا ، على الرغم من أن صيغة ليفي بدت على أنها تجريبية بحتة ، إلا أن نتائج بحث زيلديس أظهرت أنه يمكن اعتبارها شبه تجريبية ، مثل كل الصيغ السابقة.

صيغة ليفي ، على ما يبدو ، هي الأفضل من بين المعادلات الموجودة ، لكن لها عيبًا واحدًا مهمًا: إنها قابلة للتطبيق بشكل سيئ على حدود نطاقات المعاملات. حول ض و ن , تساوي 28 و 40 و 50 و 64 و 82 و 126 و 140 ، تعطي صيغة ليفي أكبر التناقضات ، خاصةً إذا تم حساب طاقات β-decays منه. بالإضافة إلى ذلك ، تم حساب معاملات معادلة ليفي دون مراعاة أحدث قيم الكتلة ، ويبدو أنه ينبغي تحسينها. وفقًا لـ B. S. Dzhelepov و G.F Dranitsyna ، يجب أن يقلل هذا الحساب من عدد المجالات الفرعية بمجموعات مختلفة من المعاملات α و δ ، التخلص من القشرة الفرعية ض = 64 و ن =140.

تحتوي صيغة كاميرون على العديد من الثوابت. كما تعاني صيغة بيكر من نفس العيب. في الإصدار الأول من معادلة بيكر ، بناءً على حقيقة أن القوى النووية قصيرة المدى ولها خاصية التشبع ، افترضوا أن النواة يجب تقسيمها إلى نويات خارجية وجزء داخلي يحتوي على قذائف مملوءة. لقد قبلوا أن النكليونات الخارجية لا تتفاعل مع بعضها البعض ، بصرف النظر عن الطاقة المنبعثة أثناء تكوين الأزواج. يستنتج من هذا النموذج البسيط أن النوكليونات التي لها نفس التكافؤ لها طاقة ملزمة بسبب الارتباط بالنواة ، والذي يعتمد فقط على فائض النيوترونات أنا = ن -Z . وهكذا ، بالنسبة لطاقة الربط ، تم اقتراح النسخة الأولى من الصيغة

ه ب = ب "( أنا) لكن + أ" ( أنا) + ص " (A، I) [(- 1) N + (- 1) Z] + S "(A، I) + R" (A، أنا) , (3. 2.1 0 )

أين R " - مصطلح الاقتران المعتمد على التكافؤ ن و ض ; س" - تصحيح تأثير القشرة ؛ R " - الباقي الصغير.

في هذه الصيغة ، من الضروري افتراض أن طاقة الربط لكل نواة تساوي ب" , يعتمد فقط على فائض النيوترونات أنا . هذا يعني أن المقاطع العرضية لسطح الطاقة على طول الخطوط أنا = N- ض , يجب أن تحتوي الأقسام الأطول التي تحتوي على 30-60 نويدات على نفس المنحدر ، أي يجب أن يكون خطًا مستقيمًا. تؤكد البيانات التجريبية هذا الافتراض جيدًا. بعد ذلك ، استكمل بيكرز هذه الصيغة بمصطلح آخر :

ه ب = ب ( أنا) لكن + أ( أنا) + ج (A) + P (A، I) [(- 1) N + (- 1) Z] + S (A، I) + R (A، أنا). ( 3. 2.1 1 )

بمقارنة القيم التي تم الحصول عليها بهذه الصيغة مع القيم التجريبية لكتل ​​Wapstra و Huizeng ومعادلتها باستخدام طريقة المربعات الصغرى ، حصل بيكرز على سلسلة من قيم المعامل بو ألمدة 2≤ أنا ≤58 و 6≤ أ ≤258 ، أي أكثر من 400 من الثوابت الرقمية. للأعضاء ص , التكافؤ ن و ض , كما تبنوا مجموعة من القيم التجريبية.

لتقليل عدد الثوابت ، تم اقتراح الصيغ التي تكون فيها المعاملات أ ، ب و مع يتم تقديمها كوظائف من أنا و لكن . ومع ذلك ، فإن شكل هذه الوظائف معقد للغاية ، على سبيل المثال ، الوظيفة ب( أنا) هي كثيرة الحدود من الدرجة الخامسة في أنا ويحتوي ، بالإضافة إلى ذلك ، على فترتين بجيب.

وهكذا ، تبين أن هذه الصيغة ليست أبسط من صيغة كاميرون. وفقًا لـ Bekers ، فإنه يعطي قيمًا تختلف عن الكتل المقاسة للنويدات الخفيفة بما لا يزيد عن 400 ± كيفوللثقل أ > 180) لا يزيد عن ± 200 كيف.في القذائف ، في بعض الحالات ، يمكن أن يصل التناقض إلى ± 1000 كيف.عيب عمل بيكرز هو عدم وجود جداول كتل محسوبة باستخدام هذه الصيغ.

في الختام ، تلخيصًا ، تجدر الإشارة إلى أن هناك عددًا كبيرًا جدًا من الصيغ شبه التجريبية ذات الجودة المختلفة. على الرغم من حقيقة أن أولها ، صيغة Bethe-Weizsacker ، يبدو أنها عفا عليها الزمن ، إلا أنها لا تزال مدرجة كجزء لا يتجزأ في جميع الصيغ الحديثة تقريبًا ، باستثناء الصيغ من نوع Levi-Zeldes. الصيغ الجديدة معقدة للغاية وحساب الجماهير منها شاق للغاية.

المؤلفات

1. Zavelsky F.S. وزن العوالم والذرات والجسيمات الأولية.- م: أتوميزدات ، 1970.

2. G. Fraunfelder، E. Henley، الفيزياء دون الذرية.- م: مير ، 1979.

3. Kravtsov V.A. كتلة الذرات وطاقات النوى الرابطة.- م: أتوميزدات ، 1974.

في المقياس الفيزيائي للأوزان الذرية ، يُؤخذ الوزن الذري لنظير الأكسجين ليكون بالضبط 16.0000.

نظرًا لأن معظم النوى مستقرة ، فهناك تفاعل نووي خاص (قوي) بين النوكليونات - الجذب ، والذي يضمن استقرار النوى ، على الرغم من تنافر البروتونات المتشابهة.

طاقة الارتباط للنواة هي كمية فيزيائية مساوية للعمل الذي يجب القيام به لتقسيم النواة إلى النوى المكونة لها دون نقل الطاقة الحركية إليها.

يترتب على قانون حفظ الطاقة أنه يجب إطلاق نفس الطاقة أثناء تكوين النواة ، والتي يجب إنفاقها في انقسام النواة إلى النوى المكونة لها. الطاقة الرابطة للنواة هي الفرق بين طاقة كل النوكليونات في النواة وطاقتها في الحالة الحرة.

الطاقة الملزمة للنيوكليونات في نواة الذرة:

أين ، هي كتل البروتون والنيوترون والنواة على التوالي ؛ هي كتلة ذرة الهيدروجين. هي الكتلة الذرية للمادة.

الكتلة المقابلة لطاقة الربط:

يسمى عيب الكتلة النووية. تتناقص كتلة كل النوكليونات بهذه الكمية عندما تتكون منها نواة.

طاقة الربط المحددة هي طاقة الربط لكل نكليون:. يميز استقرار (قوة) النوى الذرية ، أي كلما زادت قوة النواة.

يظهر اعتماد طاقة الربط المحددة على رقم الكتلة في الشكل. النوى الأكثر استقرارًا في الجزء الأوسط من الجدول الدوري (28<أ<138). В этих ядрах составляет приблизительно 8,7 МэВ/нуклон (для сравнения, энергия связи валентных электронов в атоме порядка 10эВ, что в миллион раз меньше).

مع الانتقال إلى نوى أثقل ، تنخفض طاقة الارتباط المحددة ، لأنه مع زيادة عدد البروتونات في النواة ، تزداد طاقة تنافر كولوم (على سبيل المثال ، بالنسبة لليورانيوم تبلغ 7.6 ميجا فولت). لذلك ، تصبح الرابطة بين النكليونات أقل قوة ، وتصبح النوى نفسها أقل قوة.

مواتية بقوة: 1) انشطار النوى الثقيلة إلى نوى أخف. 2) اندماج النوى الخفيفة مع بعضها البعض في نوى أثقل. كلتا العمليتين تطلقان كميات هائلة من الطاقة ؛ يتم تنفيذ هذه العمليات عمليًا حاليًا ؛ تفاعلات الانشطار النووي وتفاعلات الاندماج النووي.

النيوكليونات في النواة مقيدة بقوة بالقوى النووية. من أجل إزالة النواة من النواة ، يجب القيام بالكثير من العمل ، أي يجب نقل طاقة كبيرة إلى النواة.

تميز طاقة الارتباط للنواة الذرية E st شدة تفاعل النيوكليونات في النواة وتساوي الطاقة القصوى التي يجب إنفاقها لتقسيم النواة إلى نويات منفصلة غير متفاعلة دون نقل الطاقة الحركية إليها. كل نواة لها طاقتها الرابطة الخاصة. كلما زادت هذه الطاقة ، زادت ثبات النواة الذرية. تُظهر القياسات الدقيقة لكتل ​​النواة أن الكتلة المتبقية للنواة m i هي دائمًا أقل من مجموع الكتل المتبقية من البروتونات والنيوترونات المكونة لها. يسمى هذا الاختلاف في الكتلة عيب الكتلة:

يُفقد هذا الجزء من الكتلة Dm عندما يتم تحرير طاقة الربط. بتطبيق قانون العلاقة بين الكتلة والطاقة نحصل على:

مثل هذا الاستبدال مناسب للحسابات ، وخطأ الحساب الناشئ في هذه الحالة غير مهم. إذا استبدلنا Dt بـ a.m.u. في صيغة طاقة الربط ثم ل ESTيمكن أن تكون مكتوبة:

توجد معلومات مهمة حول خصائص النوى في اعتماد طاقة الربط المحددة على رقم الكتلة A.

دقات طاقة الربط المحددة E - طاقة الارتباط للنواة لكل 1 نواة:

على التين. يُظهر 116 رسمًا بيانيًا سلسًا للاعتماد التجريبي على ضربات E على A.

يحتوي المنحنى الموجود في الشكل على حد أقصى واضح بشكل ضعيف. العناصر ذات الأعداد الكتلية من 50 إلى 60 (الحديد والعناصر القريبة منها) لها أعلى طاقة ربط محددة. نوى هذه العناصر هي الأكثر استقرارًا.

يمكن أن نرى من الرسم البياني أن تفاعل انشطار النوى الثقيلة في نوى العناصر الموجودة في الجزء الأوسط من جدول D. ردود الفعل المواتية ، لأنها مصحوبة بتكوين نوى أكثر استقرارًا (مع E sp كبير) ، وبالتالي ، المضي قدمًا في إطلاق الطاقة (E> 0).

كما ذكرنا سابقًا (انظر الفقرة 138) ، ترتبط النكليونات بقوة في نواة الذرة بواسطة القوى النووية. لكسر هذا الاتصال ، أي لفصل النوكليونات تمامًا ، من الضروري إنفاق قدر معين من الطاقة (للقيام ببعض الأعمال).

تسمى الطاقة المطلوبة لفصل النوى المكونة للنواة طاقة الارتباط للنواة. ويمكن تحديد حجم الطاقة الملزمة على أساس قانون حفظ الطاقة (انظر الفقرة 18) وقانون التناسب من الكتلة والطاقة (انظر الفقرة 20).

وفقًا لقانون حفظ الطاقة ، يجب أن تكون طاقة النكليونات المقيدة في نواة أقل من طاقة النكليونات المفصولة بقيمة طاقة الارتباط للنواة 8. ومن ناحية أخرى ، وفقًا لقانون التناسب الكتلة والطاقة ، فإن التغيير في طاقة النظام يكون مصحوبًا بتغيير نسبي في كتلة النظام

حيث c هي سرعة الضوء في الفراغ. نظرًا لوجود طاقة ملزمة للنواة في الحالة قيد النظر ، يجب أن تكون كتلة النواة الذرية أقل من مجموع كتل النوى التي تتكون منها النواة ، بمقدار يسمى عيب الكتلة للنواة. باستخدام الصيغة (10) ، يمكن حساب طاقة الارتباط للنواة إذا كان الخلل الكتلي لهذه النواة معروفًا

في الوقت الحاضر ، تم تحديد كتل النوى الذرية بدرجة عالية من الدقة بواسطة جهاز قياس الطيف الكتلي (انظر الفقرة 102) ؛ كتل النيوكليونات معروفة أيضًا (انظر § 138). هذا يجعل من الممكن تحديد عيب الكتلة لأي نواة وحساب طاقة الارتباط للنواة باستخدام الصيغة (10).

كمثال ، دعونا نحسب طاقة الارتباط لنواة ذرة الهيليوم. يتكون من بروتونين واثنين من النيوترونات. كتلة البروتون هي كتلة النيوترون ، لذلك فإن كتلة النوكليونات التي تشكل النواة هي كتلة نواة ذرة الهيليوم.

ثم تكون طاقة الارتباط لنواة الهليوم

من الواضح أن الصيغة العامة لحساب طاقة الارتباط لأي نواة بالجول من عيبها الكتلي سيكون لها الشكل

أين هو العدد الذري ، أ هو العدد الكتلي. التعبير عن كتلة النوكليونات والنواة بوحدات الكتلة الذرية مع مراعاة ذلك

يمكن للمرء أن يكتب معادلة الطاقة الرابطة للنواة في ميغا إلكترون فولت:

تسمى طاقة الارتباط للنواة لكل نواة طاقة الارتباط المحددة. لذلك ،

في قلب الهليوم

تميز طاقة الارتباط المحددة استقرار (قوة) النوى الذرية: كلما زادت v ، زادت استقرار النواة. وفقًا للصيغتين (11) و (12) ،

نؤكد مرة أخرى أنه في الصيغ و (13) يتم التعبير عن كتل النيوكليونات والأنوية بوحدات الكتلة الذرية (انظر الفقرة 138).

يمكن استخدام الصيغة (13) لحساب طاقة الارتباط المحددة لأي نواة. يتم عرض نتائج هذه الحسابات بيانيا في التين. 386 ؛ يُظهر الإحداثي أن طاقات الربط المحددة في الإحداثي هي أرقام الكتلة أ. ويترتب على الرسم البياني أن طاقة الربط المحددة هي القصوى (8.65 ميغا إلكترون فولت) للنواة ذات الأعداد الكتلية للترتيب 100 ؛ بالنسبة للأنوية الثقيلة والخفيفة ، فهي أقل إلى حد ما (على سبيل المثال ، اليورانيوم والهيليوم). طاقة الارتباط المحددة لنواة ذرات الهيدروجين هي صفر ، وهو أمر مفهوم تمامًا ، حيث لا يوجد شيء يمكن فصله في هذه النواة: فهي تتكون من نواة واحدة فقط (بروتون).

يترافق كل تفاعل نووي مع إطلاق أو امتصاص الطاقة. يسمح لك الرسم البياني للاعتماد هنا A بتحديد التحولات في طاقة النواة التي يتم إطلاقها وفي أي - امتصاصها. أثناء انشطار نواة ثقيلة إلى نوى بأعداد كتلتها A من أجل 100 (أو أكثر) ، يتم إطلاق الطاقة (الطاقة النووية). دعونا نشرح هذا بالمناقشة التالية. دعنا ، على سبيل المثال ، تقسيم نواة اليورانيوم إلى قسمين

نواة ذرية ("جزء") بأعداد كتلتها طاقة ربط محددة لنواة اليورانيوم طاقة ربط محددة لكل نواة جديدة لفصل جميع النوى التي تشكل النواة الذرية لليورانيوم ، من الضروري إنفاق طاقة مساوية للربط طاقة نواة اليورانيوم:

عندما تتحد هذه النيوكليونات في نواتين ذريتين جديدتين بأعداد كتلتهما 119) ، سيتم إطلاق طاقة مساوية لمجموع طاقات الربط للنواة الجديدة:

ونتيجة لذلك ، ونتيجة للتفاعل الانشطاري لنواة اليورانيوم ، سيتم إطلاق الطاقة النووية بكمية مساوية للفرق بين طاقة الارتباط للنواة الجديدة وطاقة الارتباط لنواة اليورانيوم:

يحدث إطلاق الطاقة النووية أيضًا أثناء التفاعلات النووية من نوع مختلف - عندما تتحد عدة نوى ضوئية (تخليق) في نواة واحدة. في الواقع ، دعنا ، على سبيل المثال ، يحدث تخليق نواتين صوديوم في نواة ذات عدد كتلي.

عندما تتحد هذه النيوكليونات في نواة جديدة (بعدد كتلتها 46) ، سيتم إطلاق طاقة مساوية لطاقة الارتباط للنواة الجديدة:

وبالتالي ، فإن تفاعل تخليق نوى الصوديوم مصحوب بإطلاق طاقة نووية بكمية مساوية للفرق بين طاقة الارتباط للنواة المركبة وطاقة الربط لنواة الصوديوم:

وهكذا توصلنا إلى استنتاج مفاده أن

يحدث إطلاق الطاقة النووية في تفاعلات الانشطار للنواة الثقيلة وفي تفاعلات اندماج النوى الخفيفة. كمية الطاقة النووية الصادرة عن كل نواة متفاعلة تساوي الفرق بين طاقة الربط 8 2 لمنتج التفاعل وطاقة الربط 81 للمادة النووية الأصلية:

هذا الحكم مهم للغاية ، حيث تعتمد عليه الأساليب الصناعية للحصول على الطاقة النووية.

لاحظ أن الأكثر ملاءمة ، من حيث إنتاجية الطاقة ، هو تفاعل اندماج نوى الهيدروجين أو الديوتيريوم

منذ ذلك الحين ، على النحو التالي من الرسم البياني (انظر الشكل 386) ، في هذه الحالة سيكون الفرق في طاقات الربط للنواة المركبة والنواة الأولية هو الأكبر.

تكوين نواة الذرة

في عام 1932 بعد اكتشاف البروتون والنيوترون من قبل العلماء د. اقترح إيفانينكو (الاتحاد السوفياتي) و دبليو هايزنبرغ (ألمانيا) بروتون نيوتروننموذجنواة ذرية.
وفقًا لهذا النموذج ، يتكون القلب من البروتونات والنيوترونات.يتم استدعاء العدد الإجمالي للنكليونات (أي البروتونات والنيوترونات) العدد الشامل أ: أ = ض + ن . يتم الإشارة إلى نوى العناصر الكيميائية بالرمز:
Xهو الرمز الكيميائي للعنصر.

على سبيل المثال ، الهيدروجين

تم تقديم عدد من الرموز لتوصيف النوى الذرية. يُشار إلى عدد البروتونات التي تتكون منها النواة الذرية بالرمز ض و اتصل عدد تهمة (هذا هو الرقم التسلسلي في الجدول الدوري لمندليف). الشحنة النووية زي ، أين ههي الشحنة الأولية. يُشار إلى عدد النيوترونات بالرمز ن .

القوى النووية

من أجل أن تكون النوى الذرية مستقرة ، يجب الاحتفاظ بالبروتونات والنيوترونات داخل النوى بواسطة قوى هائلة ، أكبر بعدة مرات من قوى كولوم الطاردة للبروتونات. تسمى القوى التي تحتفظ بالنيوكليونات في النواة نووي . إنها مظهر من مظاهر أشد أنواع التفاعل المعروفة في الفيزياء - ما يسمى التفاعل القوي. القوى النووية أكبر بحوالي 100 مرة من القوى الكهروستاتيكية وهي أكبر بعشرات الأوامر من قوى التفاعل الثقالي للنيوكليونات.

تمتلك القوى النووية الخصائص التالية:

• لديهم قوى جذابة
• هي القوات مدى قصير(تظهر على مسافات صغيرة بين النكليونات) ؛
• لا تعتمد القوى النووية على وجود أو عدم وجود شحنة كهربائية على الجسيمات.

عيب الكتلة وطاقة الربط لنواة الذرة

يلعب المفهوم أهم دور في الفيزياء النووية الطاقة النووية الملزمة .

طاقة الارتباط للنواة تساوي الحد الأدنى من الطاقة التي يجب إنفاقها للتقسيم الكامل للنواة إلى جسيمات فردية. يترتب على قانون الحفاظ على الطاقة أن طاقة الربط تساوي الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء تكوين النواة من الجسيمات الفردية.

يمكن تحديد طاقة الارتباط لأي نواة عن طريق قياس كتلتها بدقة. في الوقت الحاضر ، تعلم الفيزيائيون قياس كتل الجسيمات - الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات والنوى وما إلى ذلك - بدقة عالية جدًا. هذه القياسات تظهر ذلك كتلة أي نواة مأنا دائمًا أقل من مجموع كتل البروتونات والنيوترونات المكونة لها:

يسمى فرق الكتلة عيب في الكتلة. بناء على عيب الكتلة باستخدام صيغة آينشتاين ه = مولودية 2 من الممكن تحديد الطاقة المنبعثة أثناء تكوين نواة معينة ، أي طاقة الارتباط للنواة هشارع:

يتم إطلاق هذه الطاقة أثناء تكوين النواة في شكل إشعاع γ-quanta.

الطاقة النووية

في بلدنا ، تم بناء وإطلاق أول محطة للطاقة النووية في العالم في عام 1954 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، في مدينة أوبنينسك. يجري تطوير بناء محطات طاقة نووية قوية. يوجد حاليًا 10 محطات طاقة نووية عاملة في روسيا. بعد الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، تم اتخاذ تدابير إضافية لضمان سلامة المفاعلات النووية.