9.1 Склад І характеристики атомних ядер

Ядра всіх елементів складаються із елементарних частинок двох видів: протонів і нейтронів (нуклонів).

Протони (іони атомів водню) мають заряд +1,610"19Кл =+е, ма­су пір = 1836,1-Ше, спін 0,5, власний магнітний момент рр = 2,79-р, = 2,79-Це ( Щр/піе) = Це/660, де рБ - магнетон Бора (див. розділ 8.2). Маг­нітний момент протона у 660 разів менший, ніж магнітний момент електрона.

Нейтрон був відкритий у 1932 році англійським фізиком Д.Чедвіком (1891-1974). При бомбардуванні берилію а - частинками

 (двозарядні іони гелію Н е ) було виявлене невідоме сильно прони­каюче випромінювання. Енергія частинок цього випромінювання була оцінена Чедвіком по взаємодії з азотом і аргоном. Були одержані зна­чення 55 МеВ, 90 МеВ, 150 МеВ з дуже великою розбіжністю. Для у— випромінювання (короткохвильове електромагнітне випромінювання) таку велику різницю в енергії у-квантів пояснити неможливо. Тому був зроблений висновок, що має місце потік важких частинок масою m„ = 1836,6-nv Велика проникаюча здатність (10-*-20 см шар свинцю) пояснювалась відсутністю заряду. Не дивлячись на це, нейтрон має спін 0,5h і власний магнітний момент ц„ = -1,91-ря. Знак (-) показує, що вектор магнітного моменту направлений проти вектора механічно­го моменту.

Після відкриття нейтрона радянський фізик ДД.Іваненко і німе­цький В.К.Гейзенберг запропонували протонно-нейтронну модель яд­ра. По цій моделі ядро складається із протонів і нейтронів, загальна їх кількість дає масове число А. Число протонів Z дорівнює позитивному заряду ядра і кількості електронів в атомі. Це порядковий номер еле­менту в таблиці Д.І Менделєєва. Тоді очевидно, що число нейтронів N

= А - Z. Позначаються ядра      . Ядра з однаковим порядковим номе­ром Z і різними масовими числами А, тобто різною кількістю нейтро­нів, називаються ізотопами, наприклад, Og6;Og7;Og8; Н[;Н2;Ні. Радіуси ядер залежать від масового числа А (кількості нуклонів)

гя =1,3-Va10"15m, (9.1)

а тому густина ядер усіх елементів однакова.

Спін ядра складається із спінів нуклонів, які орієнтуються анти-паралельно. Тому більшість спінів нуклонів взаємно компенсуються. Ядра з парною кількістю протонів і парною кількістю нейтронів ма­ють нульовий спін.