ve temel parçacıklar

32. Bölüm

Nükleer fiziğin unsurları

§251. Atom çekirdeğinin boyutu, bileşimi ve yükü. Kütle ve şarj numarası

E. Rutherford, birkaç megaelektron voltluk bir enerjiye sahip -parçacıklarının ince altın filmlerinden geçişini araştırırken (bkz. § 208), bir atomun pozitif yüklü bir çekirdek ve onu çevreleyen elektronlardan oluştuğu sonucuna vardı. Bu deneyleri analiz ettikten sonra Rutherford, atom çekirdeğinin yaklaşık 10 -1 4 -10 -1 5 m boyutlarında olduğunu da gösterdi (bir atomun doğrusal boyutları yaklaşık 10 - 10 m'dir).

Atom çekirdeği temel parçacıklardan oluşur - protonlar ve nötronlar(Çekirdeğin proton-nötron modeli, Sovyet fizikçi D. D. Ivanenko (d. 1904) tarafından önerildi ve daha sonra V. Heisenberg tarafından geliştirildi).

Proton (R) pozitif bir yükü var yüke eşit elektron ve durgun kütle m p =1.6726 10 -2 7 kg 1836m e , burada m e - bir elektronun kütlesi. Nötron (n) - durgun kütleli nötr parçacık m n =1.6749 10 -2 7 kg 1839m e ,. Protonlar ve nötronlar denir nükleonlar(lat. çekirdekten - çekirdek). Toplam sayısı Atom çekirdeğindeki nükleonlara denir kütle NumarasıANCAK.

Atom çekirdeği karakterize edilir şarj nerede e- proton yükü, Z - Görev numarasıçekirdek, çekirdekteki proton sayısına eşit ve seri numarasına denk gelen kimyasal element Mendeleev'in periyodik element sisteminde. Periyodik tablonun şu anda bilinen 107 elementi, Z=1'den Z=107'ye kadar olan çekirdeklerin yük sayılarına sahiptir.

Çekirdek, nötr atomla aynı sembolle gösterilir: A Z X, burada X kimyasal elementin sembolüdür, Z atom numarasıdır (çekirdekteki proton sayısı), ANCAK - kütle numarası (çekirdekteki nükleon sayısı).

Şimdi çekirdeğin proton-nötron modeli şüphe götürmez. Çekirdeğin proton-elektronik yapısının hipotezi de düşünüldü, ancak deneysel doğrulamaya dayanamadı. Yani, bu hipoteze bağlı kalırsak, o zaman kütle numarası ANCAKçekirdekteki proton sayısını ve aradaki farkı temsil etmelidir. kütle Numarası ve elektron sayısı çekirdeğin yüküne eşit olmalıdır. Bu model, izotopik kütlelerin ve yüklerin değerleriyle tutarlıydı, ancak çekirdeğin dönüşlerinin ve manyetik momentlerinin değerleri, çekirdeğin bağlanma enerjisi vb. ile çelişiyordu. Ayrıca, uyumsuz olduğu ortaya çıktı. belirsizlik ilişkisi (bkz. §215). Sonuç olarak, çekirdeğin proton-elektronik yapısı hipotezi reddedildi.

Atom nötr olduğundan, çekirdeğin yükü atomdaki elektron sayısını belirler. Elektronların sayısı, atomdaki durumlar üzerindeki dağılımlarını belirler ve bu da atomun kimyasal özelliklerini belirler. Sonuç olarak, çekirdeğin yükü, belirli bir kimyasal elementin özelliklerini belirler, yani bir atomdaki elektron sayısını, elektron kabuklarının konfigürasyonunu, atom içi elektrik alanının büyüklüğünü ve doğasını belirler.

Aynı Z'ye sahip ancak farklı çekirdekler ANCAK(yani farklı sayıda nötron ile N=

ANCAK - Z) denir izotoplar, ve aynı A'ya sahip ancak farklı Z'ye sahip çekirdekler - izobarlar.Örneğin hidrojenin (Z=1) üç izotopu vardır: 1 1 H - protium (Z=1, N=0), 2 1 H - döteryum (Z=1, N= 1), 3 1 H - trityum (Z \u003d 1, N \u003d 2), kalay - on, vb. Vakaların büyük çoğunluğunda, aynı kimyasal elementin izotopları aynı kimyasal ve neredeyse aynı fiziksel özelliklere sahiptir ( istisnalar, örneğin hidrojen izotoplarıdır), esas olarak belirli bir elementin tüm izotopları için aynı olan elektron kabuklarının yapısı tarafından belirlenir. İzobar çekirdeklere bir örnek, 10 4 Be, 105 B, 106 C çekirdeğidir.Şu anda, Z veya A veya her ikisinde de farklılık gösteren 2000'den fazla çekirdek bilinmektedir.

çekirdek yarıçapı ampirik formül tarafından verilir

R \u003d R 0 A 1 / 3, (251.1)

nerede R 0 \u003d (1.3-1.7) 10 -1 5 m Bununla birlikte, bu terimi kullanırken dikkatli olunmalıdır (belirsizliği nedeniyle, örneğin çekirdek sınırın bulanıklaşması nedeniyle). Formül (251.1)'den, çekirdeğin hacminin, çekirdekteki nükleon sayısıyla orantılı olduğu sonucu çıkar. Sonuç olarak, nükleer maddenin yoğunluğu tüm çekirdekler için yaklaşık olarak aynıdır (10 17 kg / m3).

Atom çekirdeği, 1911'de İngiliz fizikçi E. Rutherford tarafından α-parçacıklarının maddeden geçerken saçılması üzerine yapılan deneylerde keşfedildi. Bu deneyin şeması tarafımızca ilk derste verildi (bkz. Şekil 1.1), orada da verildi. Kısa Açıklama. Rutherford'un deneyimi, atomun gezegensel modelini ve bu modelde atomun kararsızlığı sorununu tartışmak için ilk derste bize bir başlangıç noktası olarak hizmet etti. Şimdi çekirdeğin kendisiyle ilgileneceğiz.

çekirdek- atomun proton ve nötronlardan oluşan merkezi büyük kısmı. Bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdekte (%99.95'ten fazla) yoğunlaşmıştır. Maçaların boyutları yaklaşık 10-15 ÷10 -14 m'dir. pozitif yük, çoklu temel ücret e:

Z tamsayısına denir Görev numarası. Periyodik element sistemindeki elementin sıra sayısı ile örtüşür (bakınız ders 9, § 2).

Çekirdek, protonlardan ve nötronlardan oluşur (bu ifadeyi aşağıda açıklayacağız).

"Proton" terimi (Yunanca protos - ilk) 1920'lerin başında Rutherford tarafından tanıtıldı. Proton "p" sembolü ile gösterilir, aşağıdaki özelliklere sahiptir.

Proton- iki kararlıdan biri temel parçacıklar(başka bir kararlı parçacık elektrondur).

proton kütlesi:

burada m e elektron kütlesidir.

AT nükleer Fizik ve temel parçacıkların fiziğinde, kütleleri enerji birimlerinde ifade etmek, SI sistemindeki değerlerini ışık hızının karesiyle 2'den çarparak, bir maddenin kütlesini ilişkilendiren göreli formüle göre ifade etmek gelenekseldir. parçacığın durgun enerjisine (bkz. Bölüm 1, (12.7)) : W 0 = m s 2 .

Böylece SI sisteminde 1 MeV'ye (daha doğrusu 1 MeV / s 2) eşit bir parçacığın kütlesi şuna eşit olacaktır:

MeV cinsinden ifade edilen elektron kütlesi:

proton yükü- temele eşittir:

proton vardır döndürmek s = 1/2 ve bu nedenle Pauli dışlama ilkesine uyar (bkz. Ders 9, § 1).

Protonun kendi manyetik moment :

denilen bir manyetik moment ölçü birimi nükleer manyeton . (Bölüm 2'de (13.19) formüle göre tanıtılan Bohr manyetonuyla karşılaştırın, burada (16.7)'ye benzer formülde m e elektronunun kütlesi m p yerindeydi, bu da nükleer manyetonun 1836 katı olduğu anlamına gelir (bkz. (16.2) ) Bohr magnetonundan daha az). Protonun manyetik momenti, elektronun manyetik momentinden yaklaşık 660 kat daha azdır.

Nötron 1932'de Rutherford'un öğrencisi olan İngiliz fizikçi D. Chadwick tarafından keşfedildi. Nötronun tanımı "n" sembolüdür. Nötronun elektrik yükü sıfırdır.

nötron kütlesi:

Bir nötronun kütlesi bir protonun kütlesinden daha büyük olduğu için kararsızdır ve şemaya göre serbest halde bozunur:

işte elektron sembolü,

için sembol antinötrino.

Orijinal nötron sayısının yarısının bozunması için geçen süre ( yarım hayat ) T 1/2 ≈ 12 dakika.

Nötron, proton gibi, döndürmek s=1/2'dir ve bu nedenle Pauli dışlama ilkesine uyar.

Elektriksel nötrlüğüne rağmen, nötron kendi manyetik momenti :

"-" işareti, manyetik momentin mekanik (spin) karşı yönlendirildiğini gösterir. Bu gerçek zaten nötronda bir iç yapının varlığını gösterir.

Protonun manyetik momentinin nötronun manyetik momentine oranı yüksek bir doğrulukla 3/2'ye eşittir. Bunun için açıklama kavramı temelinde verildi. kuark yapısı proton ve nötron.

Proton-nötron modeli atom çekirdeği 1932'de Sovyet fizikçi D. Ivanenko tarafından nötronun keşfinden sonra önerildi. Daha sonra bu model Alman fizikçi W. Heisenberg tarafından geliştirildi.

Protonlar ve nötronlar var yaygın isim nükleonlar, yani nükleer parçalar. Nötronun çekirdekte kararlı bir parçacık olduğuna dikkat edin.

Çekirdekteki toplam nükleon sayısı A harfi ile gösterilir ve denir kütle Numarası çekirdekler.

Çekirdekteki nötron sayısı N harfi ile gösterilir. Çekirdekteki proton sayısının (yük sayısı) Z harfi ile gösterildiğini hesaba katarsak, nötron sayısı için elimizde:

Modern kavramlara göre protonlar ve nötronlar şunlardan oluşur: kuarklar ve gluonlar ve atom çekirdeği karmaşık bir sistem birbirleriyle etkileşen çok sayıda kuark, gluon ve mezon alanlarından oluşur. Atom çekirdeğinin tutarlı bir teorik tanımının görevi, kuantum kromodinamiği. Ancak, karmaşıklığı nedeniyle bu sorun henüz çözülmemiştir.

Düşük enerjilerde (nükleon başına ≤ 1 GeV) meydana gelen atom çekirdeği ve nükleer reaksiyonları tanımlarken, çekirdeğin relativistik olmayan hızlarda hareket eden iyi tanımlanmış sayıda nükleondan oluştuğu iyi bir doğrulukla varsayılabilir (v 2 /c 2 ~ 0.1).

çekirdek boyutu formül tarafından oldukça kesin olarak tanımlanmıştır:

burada Ф - fermi - nükleer fizikte 10-15 m'ye eşit bir uzunluk birimi.

Çekirdekleri belirtmek için aşağıdaki sembol kullanılır:

burada X, bu elementin periyodik tablodaki kimyasal sembolü, A kütle numarası, Z ise yük sayısıdır.

Z'si aynı, A'sı farklı olan çekirdeklere denir. izotoplar. Elementlerin kimyasal özellikleri değerlik elektronları tarafından belirlenir.

Protonların elektron sayıları aynı olduğundan kendi yollarında kimyasal özellikler proton atomları tamamen aynıdır.

Çoğu kimyasal elementin birkaç kararlı protonu vardır. Örneğin, hidrojenin üç izotopu vardır:

Sıradan hidrojen ve döteryum kararlıdır, trityum radyoaktiftir, yarı ömrü T 1/2 = 12.35 yıldır.

İş bitimi -

Bu konu şunlara aittir:

DERS N 1 Kısa tarihsel bilgi. Termal radyasyon. Siyah vücut radyasyonu. Kirchhoff yasası. Dersin Sonuçları N 1

DERSİ N Kısa tarihsel bilgi termal radyasyon Kara cisim ışıması Kirchhoff yasası Dersin sonuçları N... DERS N Kara cisim ışıması problemi Planck formülü Kanun... DERS N Fotoelektrik etki problemi Einstein'ın fotoelektrik etki denklemi Ders sonuçları N...

Bu konuyla ilgili ek materyale ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, sosyal ağlarda sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Siyah cisim radyasyonu sorunu. Planck formülü. Stefan-Boltzmann yasası, Wien yasası
§ 1. Kara cisim radyasyonu sorunu. Planck'ın Formülü Kara cisim ışıması sorunu,

Stefan-Boltzmann yasası ve Wien yasası
(1.11)'den mutlak siyah bir cisim için, rω = f(λ,Т) olduğunda, tüm frekans aralığında f(ω,Т) (2.2) fonksiyonunun integralini alarak R(T) enerji parlaklığını elde ederiz.

fotoelektrik etki sorunu
Fotoelektrik etki, elektromanyetik radyasyonun etkisi altındaki bir madde tarafından elektronların emisyonudur. Böyle bir fotoelektrik etkiye harici denir. Bu konuda konuşacağımız onun hakkında

Dersin Sonuçları N 3
1. Fotoelektrik etki, elektromanyetik radyasyonun etkisi altındaki bir madde tarafından elektronların emisyonudur. 2. Deneysel çalışmalar 1900-1904'te verilen fotoelektrik etki gösterdi ki

Bohr'un hidrojen atomu teorisi
Hidrojen atomu tüm atomların en basitidir. Çekirdeği, temel parçacık protonudur. Protonun kütlesi elektronun kütlesinden 1836 kat daha büyüktür, bunun sonucunda çekirdeğin ilk yaklaşımda hareketsiz olduğu düşünülebilir.

Atomun durumunun durağanlığının koşulu, elektron L'nin açısal momentumunun nicelenmesidir.
Bir elektron, yarıçapı rn (n = 1,2,3,...) olan dairesel bir yörüngede hareket ettiğinde, açısal momentumu Ln = mevrn, Planck sabitinin 2'ye bölümü olmalıdır.

Dersin Sonuçları N 4
1. Newton'un ikinci yasasına göre yazılmış bir atomun gezegensel modelindeki bir elektronun hareket denklemi, bir atomun herhangi bir boyuta sahip olmasına izin verirken, deneyimler atomların boyutlarının 10-1 mertebesinde olduğunu göstermektedir.

foton enerjisi
4. Bir fotonun momentumu

De Broglie'nin hipotezi. Elektronların dalga özellikleri
De Broglie'nin hipotezine göre, E enerjili ve momentumlu herhangi bir hareketli parçacık, frekansı v = E/h, dalga boyu λ = h/p olan bir dalgaya ve dalga vektörüne karşılık gelir. Tıpkı pho durumunda olduğu gibi

Belirsizlik ilişkileri, kuantum nesnelerinin dalga-parçacık ikiliğinin bir sonucudur.
Yaratılıştan çok önce Kuantum mekaniği optikte, bir ışık dalgası dizisinin Δx uzunluğu ile bu trenin Δk dalga sayısının belirsizliği arasındaki ilişki biliniyordu:

Schrödinger denklemi
Belirli bir kuvvet alanında hareket eden bir parçacığın dalga fonksiyonunu bulmanızı sağlayan dalga denklemi aşağıdaki forma sahiptir:

En basit durumlar için Schrödinger denkleminin çözümü: sonsuz derin tek boyutlu potansiyel kuyusunda serbest parçacık ve parçacık
Serbest bir parçacık için potansiyel enerji U ≡ 0'dır. Bu durumda Schrödinger denklemi (7.3) şöyle görünür:

Dersin Sonuçları N 7
Ψ fonksiyonunun dalga denklemi 1926'da E. Schrödinger tarafından elde edildi ve onun adını, Schrödinger denklemini taşıyor. Bir dış alanda hareket eden bir parçacık için aşağıdaki forma sahiptir (bkz.

Dersin Sonuçları N 8
1. Schrödinger denklemi temelinde elde edilen hidrojen atomunun durağan durumlarının enerjisi için formül (8.3), hidrojen atomunun Bohr teorisinde elde edilen benzer bir formül (4.8) ile örtüşür, m

Bir elektronun dönüşü. Pauli prensibi. Fermiyonlar ve bozonlar.
Önceki dersin 3. maddesinin sonunda belirtildiği gibi, spektral çizgiler hidrojen atomları ince bir yapı gösterir. İnce yapı, tüm atomların spektrumlarında doğaldır. Açıklama için

Gazların ısı kapasitelerinin sıcaklığa bağımlılığının açıklaması
4. bölümde, ders N 4, grafikler tartışıldı deneysel bağımlılıklar iki gaz için ısı kapasiteleri CV: tek atomlu argon (Ar) ve iki atomlu hidrojen (H2). için grafik ilerleme

Dersin Sonuçları N 9
1. Elektronun uzaydaki hareketle ilgili olmayan kendi açısal momentumu LS vardır. İç açısal momentum modülü, spin kuantum sayısı ile belirlenir.

Tek boyutlu sonsuz derin potansiyel kuyusu modelinde elektron gazı. Sonsuz derin üç boyutlu potansiyel kuyusu modelinde elektron gazı
değerlik elektronları metal numunenin hacmi içinde oldukça serbestçe hareket edebilir. Potansiyel enerji metal numune içindeki elektron yaklaşık olarak sabittir, ancak

T > 0'da elektron gazı. Fermi-Dirac dağılımı
Pirinç. 11.1 Yukarıdaki şekiller 11.1, iyi doldurulmuş tek boyutlu bir potansiyeli göstermektedir.

Bir metalin elektriksel iletkenliğinin kuantum teorisinin sonuçları
Bu dersin 4. Bölümünde, klasik elektriksel iletkenlik teorisi çerçevesinde P. Drude tarafından elde edilen σ - özgül iletkenlik formülü (6.9) verilmiştir:

Bozonlar. Bose-Einstein dağılımı
Bir bozon bir parçacıktır veya (bir yarı-parçacık - örneğin bir fonon gibi - içinde bir miktar elastik titreşimler) katılar) sıfır veya tamsayı dönüşü ile. bozonlara

Dersin Sonuçları N 12
1. Kuantum teorisi metallerin elektriksel iletkenliği, spesifik iletkenlik σ için formül (12.2) verir:

Kristallerdeki enerji bantlarının kökeni. metaller
Fiziksel olarak, bir kristaldeki bant yapısının orijini, her biri serbest halde ayrı bir elektronik enerji spektrumuna sahip olan N atomundan bir kristalin oluşumu ile ilişkilidir.

Yarı iletkenlerin içsel iletkenliği
Periyodik tablonun elementleri arasında germanyum ve silikon tipik yarı iletkenlerdir. Germanyum için bant aralığı 0.66 eV, silikon için 1.1 eV'dir (T = 300 K'de). 4 değerlik elemanına sahip olmak

Dersin Sonuçları N 13
Atomlar bir kristal oluşturmak için birleştiğinde, enerji seviyeleri Pauli ilkesi nedeniyle, çok yakın aralıklı alt düzeylerden oluşan bir sisteme dönüşürler - izin verilen enerji

Donör safsızlıkları, n-tipi yarı iletkenler
Germanyum (Ge) ve silikonun (Si) dört değerlikli yarı iletkenleri için donör safsızlıklar, fosfor (P), arsenik (As) gibi beş değerlikli elementlerin atomlarıdır.

alıcı safsızlıklar p-tipi yarı iletkenler
Germanyum ve silikon için alıcı safsızlıklar, bor (B), alüminyum (Al), galyum (Ga), indiyum (In) gibi üç değerli elementlerin atomlarıdır. "akça" adı

Elektron deliği geçişi. yarı iletken diyot
Şekil 14.3'te gösterildiği gibi biri p-tipi ve diğeri n-tipi olan iki yarı iletkenden bir kontak oluşturalım.Böyle bir kontağa elektron-delik bağlantısı veya p-n bağlantısı denir.

Yarı iletken triyot - transistör
Yarı iletken triyot veya transistör, elektrik sinyallerini yükseltmek, üretmek ve dönüştürmek için tasarlanmış elektronik bir cihazdır. iki oluşur p-n bağlantıları içinde oluşturuldu

Dersin Sonuçları N 14
Dört değerlikli yarıiletkenlerin germanyum (Ge) veya silisyum (Si) kristal kafesine eklenen fosfor (P), arsenik (As), antimon (Sb) gibi beş değerlikli elementlerin atomlarına denir.

optik rezonatör
Süper ışıldamayı nesile dönüştürmek için Lazer radyasyonu optik rezonatör tarafından sağlanan olumlu bir geri beslemeye sahip olmak gereklidir.

Popülasyon inversiyonu yaratmanın yolları
Popülasyon inversiyonu oluşturma işlemine pompalama denir. Aktif ortamın yapısına bağlı olarak, Farklı çeşit pompalama. Katılarda ve sıvılarda

Lazer çeşitleri ve uygulamaları
Çalışma moduna göre, lazerler darbeli ve sürekli harekete ayrılabilir. Aktif ortamın türüne göre lazerler gaz, sıvı, yarı iletken olarak ayrılır.

Dersin Sonuçları N 15
Bir lazer veya optik kuantum jeneratörü, aktif bir ortam tarafından zorla ışık emisyonu nedeniyle tutarlı elektromanyetik dalgalar üreten bir cihazdır.

Atom çekirdeğinin kütle kusuru ve bağlanma enerjisi. nükleer kuvvetler
Deneyimlerin gösterdiği gibi, çekirdeğin kütlesi mn, çekirdeği oluşturan nükleonların toplam kütlesinden daha azdır. Bu gerçek şu şekilde açıklanmaktadır: göreli mekanik biçime dayalı

Ders Sonuçları N 16
Çekirdek, atomun kütlesinin %99,95'inden fazlasının yoğunlaştığı, atomun merkezi büyük kısmıdır. Çekirdeğin pozitif yükü qR, temel yükün katları

Uranyum çekirdeğinin fisyonunun keşfinin tarihinden bazı bilgiler
Nötronun keşfinden sonra, fizikçiler, yükün olmaması nedeniyle ağır çekirdekler de dahil olmak üzere herhangi bir çekirdeğe nüfuz edebilen bir parçacığı ellerine geçirdiler. Nötronların çekirdekler üzerindeki etkisini inceleyen çalışmalar,

Zincir nükleer reaksiyon. Atom bombası
Uranyum fisyonunun keşfinden sonra, W. Zinn ve L. Szilard'ın yanı sıra G.N. Flerov, bir uranyum çekirdeğinin bölünmesi sırasında birden fazla nötronun uçup gittiğini gösterdi. Daha fazla araştırma

Nükleer reaktör
Nükleer reaktör kontrollü bir şekilde nükleer yakıt içeren bir tesistir. Nükleer reaksiyon. Reaktörlerde bölünebilir bir madde olarak, doğal (veya hafif

Atom çekirdeğinin füzyon reaksiyonu. Kontrollü termonükleer reaksiyonlar sorunu
Bu dersin 2. Bölümünde daha önce belirtildiği gibi, hafif atom çekirdeklerinin nükleer füzyon (füzyon) reaksiyonu sırasında çok büyük miktarda enerji açığa çıkar. Ama atomun birleşmesi için

Radyoaktif bozunma yasası
Radyoaktif bozunma yasası, N(t) -radyoaktif çekirdek sayısının zamana bağımlılığını verir. Bireysel radyoaktif çekirdekler birbirinden bağımsız olarak bozunduğundan, çekirdek sayısının d olduğunu varsayabiliriz.

Radyoaktif radyasyonun madde ile etkileşimi
İnsanlar radyasyonu duyularıyla algılayamazlar. Bu nedenle, önemli bir görev, çeşitli radyoaktif radyasyonların madde ile etkileşiminin özelliklerini incelemektir.

İyonlaştırıcı radyasyonu kaydetme yöntemleri
Maddeden geçen hızlı yüklü parçacıklar, iyonize ve uyarılmış atomlardan oluşan bir iz bırakır. Çekirdekler ve atomlarla etkileşime giren nötronlar ve γ-kuanta, ikincil hızlı oluşturur

Dersin Sonuçları N 18
1. Radyoaktivite, atom çekirdeğinin, bir element yayarak bileşimlerini (yük z ve kütle numarası A) kendiliğinden değiştirme özelliklerine denir.

Çekirdeğin yapısının proton-nötron modeli, 1932'de Sovyet bilim adamı Ivanenko D.D. tarafından önerildi. ve Alman fizikçi W. Heisenberg neredeyse aynı anda.

Bu modelde, çekirdek, atomun neredeyse tüm kütlesinin ve pozitifinin bulunduğu atomun merkezi kısmıdır. elektrik şarjı. Bu modele göre, tüm atom çekirdekleri temel parçacıklardan oluşur: bir parçacığın iki yük durumu olarak kabul edilen protonlar (p) ve nötronlar (n). nükleon.

Protonun yükü pozitiftir, sayısal olarak elektronun yüküne eşittir 1,6 10 -19 C. Nötronun yükü yoktur. Protonun durgun kütlesi elektronun kalan kütlesinden 1836 kat daha büyüktür, nötronun kütlesi protonun kütlesinden 2.5 elektron kütlesinden daha büyüktür. Proton ve nötron, yarı tamsayılı bir dönüşe sahiptir ve fermiyon parçacıkları sınıfına aittir.

Çekirdeğin yükü Ze değeridir, burada e temel yüktür Z, çekirdekteki proton sayısı anlamına gelen Mendeleev'in periyodik tablosundaki elementin sıra sayısına eşit yük sayısıdır. Şu anda, 1'den 107'ye kadar olan elementler bilinmektedir.N harfi, çekirdekteki nötron sayısını belirtir. Bir çekirdekteki toplam nükleon sayısına kütle numarası A denir:

Atom çekirdeğini belirtmek için semboller kullanılır. X bir kimyasal elementin sembolü ise, çekirdeğin sembolü ya da'dır. Çoğu çekirdek için N≥Z. Hafif elementler için ≃ 1, ağır elementler için (periyodik tablonun sonunda) ≃ 1.6. Z yük sayısı aynı, kütle numarası farklı A olan çekirdeklere denir. izotoplar. saatçekirdekteki izotoplar farklı sayıda nötron içerir.

Hidrojenin 3 izotopu vardır: - protium (çoğunlukla sadece hidrojen) Z=1, N=0, A=1;

Döteryum Z=1, N=1, A=2;

Trityum Z= 1, N= 2, A= 3.

Kalay 10 kararlı izotopa sahiptir. Uranyum (Z = 92), kütle numaraları 228 ila 239 arasında olan 12 izotopa sahiptir. Doğal uranyum esas olarak 2 izotop (%0,7) ve (%99,3) içerir.

A kütle numarası aynı, Z yük sayısı farklı olan çekirdeklere denir. izobarlar. Örneğin, kükürt izotopunun çekirdeği ve argon izotopunun çekirdeği izobarlardır. Ayrıca izobarik üçlüler de vardır:,,. Doğada yaklaşık 300 kararlı (kararlı izotop) ve yaklaşık 1000 yapay (radyoaktif) vardır.

Çekirdeğin kendi açısal momentumu (spin) eşittir vektör toplamı kurucu nükleonlarının spinleri. Döndürmek, döndürmek demektir kuantum sayısı. Protonlar ve nötronlar için 1/2'ye eşittir ve manyetik spin kuantum sayısı m Z = ± 1/2'dir. Çekirdeğin dönüşünü hesaplamak için Z ve N sayılarının çiftliği veya tekliği önemlidir. Çift-çift çekirdeklerin temel durumda sıfır dönüşü vardır. Tek-tek için - dönüşlerin tamsayı değerleri vardır. Çift-tek olanlar 1/2 yarı tamsayı değerlerine sahiptir; 3/2; 5/2 vb.

Nükleer parçacıkların kendi manyetik anlar toplamı belirlenir nükleer manyetik moment genel olarak. Manyetik momentlerin ölçü birimi, Bohr magnetonuna benzer nükleer magneton μ zehiridir.

burada m p proton kütlesidir. Nükleer manyetonun Bohr manyetonundan 1836.5 kat daha küçük olduğu görülebilir; bu, atomların manyetik özelliklerinin elektronların manyetik özellikleri tarafından belirlendiği anlamına gelir.

Proton μ p ve nötron μ n'nin manyetik momenti