Atomové jádro (jaderná fyzika)
Vlastnosti jádra
Z - protonové èíslo
N - neutronové èíslo
A - nukleonové èíslo (A=Z+N)
náboj jádra: +Ze
rozmìry jádra: øádovì 10-15m
jaderné síly:
pøitalivé
krátkodosahové
pùsobí mezi protony a neutrony nezávisle na náboji
modely jádra:
a) kapkový
- jádro jako hustá nestlaèitelná kapalina (ρ=1017kgm-3)
- polomìr závisí na nukleonovém èísle:
R=R0A1/3
R0=1,3.10-15m
b) slupkový
- nukleony jsou v urèitém kvantovém stavu,
pøi pøechodu z jednoho do druhého stavu pøijmou nebo vyzáøí energii
klidová hmotnost jádra - mj
vazební energie Ej
hmotnostní schodek - Δm
Ej=Δmc²
Δm=Zmp+Nmn-mj
Ej - práce, kterou musíme vykonat pøi rozloení jádra na jednotl. nukleony
vaz. energie na jeden nukleon:
εj=Ej/A
jádra lehèí se spojují v jádro tìí (pro A<56),
jádra tìí se tìpí na lehèí (pro A>56)
=> uvolòuje se energie
stabilita jádra
- pøi urèitém vzájemném vztahu Z a N (napø. 42He, 168O, 4020Ca )
- v pøírodì 242 stabilních a 50 nestabilních nuklidù
- celkem známo asi 2000 nuklidù
Radioaktivita
- objevil Henri Becquerel (1896)
- schopnost atom. jader vysílat záøení, pøitom se mìní jádro nuklidu v jiné nebo alespoò ztratí èást své energie
druhy radioaktivního záøení
a)
α záøení
- rychle letící jádra 42He
- pohltí ho list papíru nebo nìkolik centimetrù vzduchu
b)
β záøení
- rychle letící elektrony nebo pozitrony
- pohltí ho hliníkový plech
c)
γ záøení
- elektromagnetické záøení (λ<300pm)
- pohltí ho silná vrstva olova
d)
neutronové záøení
- rychle letící neutrony
- energii ztrácí pouze srákami s atom. jádry:
pruné sráky - s lehkými jádry
nepruné sráky - s tìkými jádry - z jader uvolòuje jiné èástice
- pohltí jej materiály s lehkými atomy (voda, parafín, beton)
posunovací pravidla:
α:
Z se zmení o 2,
A se zmení o 4
β-:
neutron v jádøe se pøemìní na proton, elektron a antineutrino,
A se nezmìní,
Z se zvìtí o 1
β+:
proton v jádøe se pøemìní na neutron, pozitron a neutrino,
A se nezmìní,
Z se zmení o 1
γ:
Z ani A se nezmìní
výzkum pøirozené radioaktivity:
Marie a Pierre Curie
- objevili radioaktivitu uranu a thoria,
objevili prvky polonium a radium
Aktivita záøièe (A)
- poèet radioaktivních pøemìn za sekundu
aktivita v èase t:
A(t)=A(0)(½)t/T
T - poloèas pøemìny (rozpadu)
λ - pøemìnová konstanta
λ=ln2/T
A(t)=A(0)e-λt
N=λA
N - poèet nerozpadených jader
N(t)=N(0)e-λt
pøirozené pøemìnové øady:
U 235, U 238, Th 232