Question

5. Заряд ядра атома Гелію 3,2х10–19 Кл. Укажіть правильне твердження, знаючи, що заряд електрона дорівнює 1,6х10–19 Кл.
9. Ядро Берилію-9, захопивши α-частинку, випромінює нейтрон. Ядро якого елемента утвориться в ході цієї реакції? Запишіть ядерну реакцію.

Answer 1

Атомное ядро – центральная и очень компактная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса и весь положительный электрический заряд.

   Ядро, удерживая вблизи себя кулоновскими силами электроны в количестве, компенсирующем его положительный заряд, образует нейтральный атом. Большинство ядер имеют форму, близкую к сферической. Ядро имеет размер ≈ 10-12 см, что на четыре порядка меньше размера атома (10-8 см). Плотность вещества в ядре – около 230 млн. тонн/см3.

   Атомное ядро было открыто в 1911 г. в результате серии экспериментов по рассеянию α-частиц тонкими золотыми и платиновыми фольгами, выполненных в Кембридже (Англия) под руководством Э. Резерфорда. Оказалось, что угловое распределение α-частиц, рассеянных на атоме, имеет вид

где Zα - электрический заряд α-частицы, Zядра – электрический заряд ядра, E – кинетическая энергия α-частицы, θ – угол рассеяния α-частицы.

   Это означало, что в атоме имеется точечное положительно заряженное ядро, содержащее в себе практически всю массу ядра. В 1914 году Э.Резерфорд показал, что в состав атомного ядра входят протоны – ядра атома водорода.

   В 1932 г. после открытия Дж.Чедвиком нейтрона стало ясно, что ядро состоит из протонов и нейтронов (В. Гейзенберг, Д.Д. Иваненко, Э. Майорана).

   Атомные ядра представляют собой квантовые системы нуклонов, связанных между собой ядерным взаимодействием. Свойства атомных ядер определяются совместным действием сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий.

   Атомные ядра состоят из нейтронов n и протонов p. Свойства свободных  нейтрона и  протона приведены в Табл. 1.

   Для обозначения атомного ядра используется символ химического элемента атома, в состав которого входит ядро. Левый верхний индекс у этого символа показывает суммарное число нейтронов и протонов в данном ядре, а левый нижний – число протонов в нём. Например, ядро никеля, содержащее 58 нуклонов, из которых 28 протонов, обозначается .  Это же ядро  обозначают  58Ni,  либо Ni-58.

   Ядро – система плотно упакованных протонов и нейтронов, двигающихся со скоростью ~109 см/сек и удерживаемых мощными и короткодействующими ядерными силами взаимного притяжения. Область действия ядерных сил ограничена размером ~10-13 см. Протоны и нейтроны имеют размер около 10-13 см и рассматриваются как два разных состояния одной частицы, называемой нуклоном. Радиус ядра можно приближённо оценить по формуле R ≈ 1.3 А1/3·10-13 см, где А – число нуклонов (суммарное число протонов и нейтронов) в ядре.

Объяснение:

Свойства свободных нейтрона и протона n p

Масса, МэВ/c2 939.56536 ± 0.00008 938.27203 ± 0.00008

Квантовое число - спин 1/2 1/2

Спин, ћ = 6.58·10-22 МэВ·c ћ[1/2(1/2 + 1)]1/2 ћ[1/2(1/2 + 1)]1/2

Электрический заряд,

qe = (1.602176487 ± 40)·10-19 Кл (-0.4 ± 1.1)·10-21 |qp + qe|/qe < 10-21

Магнитный момент,

-1.9130427 ± 0.000005 +2.792847351 ± 000000028

Электрический дипольный момент

d, e · см < 0.29 10-25 < 0.54 10-23

Барионный заряд В +1 +1

Зарядовый радиус, Фм   0.875 ± 0.007

Радиус распределения

магнитного момента, Фм 0.89 ± 0.07 0.86 ± 0.06

Изоспин I 1/2 1/2

Проекция изоспина Iz -1/2 +1/2

Кварковый состав udd uud

Квантовые числа s ,c, b, t 0 0

Среднее время жизни (885.7 ± 0.8) с > 2.1±1029 лет

Четность + +

Статистика Ферми-Дирака

Схема распада n → p + e- + антинейтриноe