Odkrycie jdra atomowego Rutherford 1911 Ernest Rutherford 1871

Odkrycie jądra atomowego Rutherford (1911) Ernest Rutherford (1871 -1937) R 10 fm 1908

Pustka materii elektrony m k 0 1 5 jądro piłka o średnicy 10 cm Rozmiar jądra: 10 -15 m Rozmiar atomu: 10 -10 m

Składniki jądra Ładunek jądra = n·e+ Masa jądra około dwukrotnie większa niż masa protonów. Nukleony – protony i neutrony

Nuklidy X - symbol pierwiastka A - liczba masowa Z - liczba atomowa N - liczba neutronowa

Masy obiektów subatomowych Masy wyrażamy w jednostkach energii: Jednostka energii – elektronowolt: 1 e. V = 1, 602 10 -19 C V = 1, 602 10 -19 J Jednostka masy: Me. V/c 2 lub Me. V (c = 1) Masy nuklidów wyrażamy w atomowych jednostkach masy u: 1 u= masy obojętnego atomu węgla

Świat jądrowy ładunek: q = Ze e = 1. 6 · 10 -19 C energia jonizacji atomu wodoru – 13. 6 e. V energia separacji nukleonu z jądra – 8. 5 Me. V Skala gęstości w mikro- i makroświecie: materia jądrowa biały gwiazda ciało stałe karzeł neutronowa 10 -5 100 105 1010 gęstość [g/cm 3] czarna dziura 1015 1020

ścieżka stabilności + gwiazdy neutronowe

Stabilne nuklidy 274 stabilnych nuklidów Z < 84 od wodoru Z = 1 do bizmutu Z = 83 następny polon Z = 84 jest już nietrwały niestabilne wyjątki: technet Z = 43 oraz promet Z = 61 N niep. N parz. Z niep. 4 50 54 Z parz. 55 165 220 59 215 274

Nuklidy nuklidy izotopy izobary izotony izomery wzbudzenie

Masy jąder

Spektrometr masowy detektor B B E źródło jonów selektor prędkości selektor pędu separacja izotopów. . .

Aston 1919 Francis Aston 1877 - 1945 1922 od 1919 zidentyfikował i zmierzył masy 212 izotopów. . .

Defekt masy m – masa jądra mp – masa protonu (938. 3 Me. V) mn – masa neutronu (939. 6 Me. V) defekt masy: m c 2 = [Z · mp + (A – Z) · mn – m] c 2 > 0 energia wiązania: EB = m c 2 EB / A 8. 5 Me. V

Energia wiązania EB/A [Me. V] 10 8 6 4 2 50 100 150 200 250 A Energia potencjalna układu związanego jest ujemna

liczby magiczne EB/A [Me. V] 2 8 20 28 50 82 126 10 8 6 4 2 N=28 Z=8 N=8 Z=28 N=50 N=82 Z=50 Z=82 N=126 Z=20 N=20 Z=2 N=2 50 100 150 200 250 A

Gęstość jądrowa 208 Pb prawie stała gęstość dyfuzyjna granica (eksperyment)

Siły jądrowe • dwuciałowe • przyciągające • odpychające na małych odległościach (jądra nie zapadają się, mają skończone rozmiary)

Siły jądrowe • silne He: energia wiązania na nukleon: energia oddz. elektrom. na nukleon: • wysycone a nie: każdy nukleon oddziałuje tylko z najbliższymi sąsiadami

Siły jądrowe • krótkozasięgowe do 2 fm • zależne od spinu Jądro 2 H - największa wartość sił jądrowych, gdy spiny nukleonów równoległe do osi deuteronu. Siły jądrowe nie są siłami centralnymi.

Siły jądrowe • niezależne ładunkowo Energie wiązania jąder zwierciadlanych są równe z dokładnością do poprawki na energie oddziaływania kulombowskiego. Oddziaływanie jądrowe każdej pary nukleonów jest jednakowe:

Model kroplowy półempiryczny wzór na energię wiązania: EB = E V + E S + EC + E A + E P + E M • energiaobjętościowa: • energia powierzchniowa: • energia kulombowska:

Energia wiązania • energia asymetrii: a. A = const znika dla N = Z • energia dwójkowania (pairing): dla jąder parzysto- parzystych dla A nieparzystych dla jąder nieparzysto- nieparzystych = const