Ионизирующие излучения. 
Производственная санитария

Строение и важнейшие свойства ядер

Ядром называется центральная часть атома, в которой содержится практически вся масса атома и его положительный заряд.

Все атомные ядра состоят из элементарных частиц — протонов и нейтронов, которые считаются двумя зарядовыми состояниями одной частицы — нуклона. Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон не имеет электрического заряда.

Заряд ядра - равен величине z· e, где z — порядковый номер химического элемента в периодической системе, равный числу протонов в ядре, e — заряд протона.

Число нуклонов в ядре, А = N + Z называется массовым числом. Здесь N — число нейтронов, Z — число протонов. Нуклонам приписывается массовое число, равное единице, электрону — массовое число, равное нулю.

Ядра с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов называются изотопами. Любой химический элемент обозначается символом .

Известно около 300 устойчивых изотопов химических элементов и более 2000 естественных и искусственных радиоактивных изотопов.

Энергией связи нуклона в ядре называется физическая величина, равная той работе, которую нужно совершить для удаления нуклона из ядра, не сообщая ему кинетической энергии.

Энергия связи ядра определяется той работой, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны, не сообщая им кинетической энергии.

Энергия связи ядра является разностью между энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и их энергией в ядре.

При образовании ядра происходит уменьшение его массы: масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов, что объясняется выделением энергии связи. Если W_св — энергия, выделяющаяся при образовании ядра, то соответствующая ей масса m = W_св/с² называется дефектом массы и характеризует уменьшение суммарной массы при образовании ядра из составляющих его нуклонов.

Если ядро с массой М_я образовано из z протонов массой m_p и из (А — Z) нейтронов массой m_n, то.

Вместо М_я величину Дm можно выразить через атомную массу М_а:

(9.1).

где m_H — масса водородного атома.

Критерием устойчивости атомных ядер является соотношение между числом протонов и нейтронов. Условие минимума энергии ядра приводит к соотношению между Z_УСТ и А:

(9.2).

Берется целое число, ближайшее к тому, которое получается по этой формуле. При малых и средних значениях, А число протонов и нейтронов в устойчивых ядрах примерно одинаковы. С ростом порядкового номера силы кулоновского отталкивания растут пропорционально Z², и для компенсации этого отталкивания ядерным притяжением число нейтронов должно расти быстрее числа протонов.