Атомное ядро ядерные силы

Все атомные ядра, кроме ядер атома водорода, содержат несколько протонов. Между ними должны действовать огромные силы отталкивания. Размер ядра имеет порядок м. Потенциал, создаваемый одним протоном на расстоянии 10 м, составляет около 1 400 ООО В, а сила отталкивания двух протонов на таком расстоянии равна 230 Н (ньютонов). Тем не менее существуют ядра, содержащие несколько протонов и нейтронов за счет особых ядерных сил притяжения, действующих между нуклонами на очень малых расстояниях и значительно превосходящих силы электростатического отталкивания. [c.20]

Атомное ядро представляет собой конденсированную систему нуклонов, удерживаемых короткодействующими ядерными силами с радиусом действия 10 см. Плотность ядерного вещества постоянна и в первом приближении ядра можно рассматривать как капельки ядерной жидкости. Радиусы ядер Гдд приблизительно пропорциональны корню кубическому из массового числа М [c.79]

Ядерные силы. Взаимодействие между нуклонами в ядре. Изучение энергетических характеристик нуклонов в атомных ядрах показывает, что природа сил, которые обусловливают взаимодействие между нуклонами, приводящее к образованию ядра, существенно иная, чем в случае электростатического или гравитационного взаимодействия. Прежде всего, эти силы действуют на чрезвычайно малых расстояниях, на которых осуществляется взаимодействие порядка 2—3 10 м. На этих расстояниях ядерные силы во много раз превышают силы электростатического взаимодействия. Однако, в отличие от последних, с увеличением расстояния между нуклонами ядерные силы убывают обратно пропорционально не квадрату расстояния, а гораздо более высоким степеням. [c.10]

Свойства ядер. Существование ядер обусловлено действием так называемых ядерных сил (сильным взаимодействием). Они действуют между нуклонами на малых расстояниях (<10 м) и значительно превосходят кулоновское отталкивание одноименно заряженных протонов. Точный закон действия ядерных сил пока не известен. Ядерные силы обладают свойством насыщения и не зависят от заряда взаимодействующих частиц. Радиус ядра Ляд 1,2-10 Аг см, где Аг — массовое число. Отсюда следует, что все атомные ядра независимо от размера имеют одинаковую плотность порядка 10 кг/м (1 см ядерного вещества весит более 100 млн. т). [c.49]

Нуклоны распределены приблизительно равномерно по объему ядра. Между образующими ядро частицами действуют два вида сил электростатические силы взаимного отталкивания положительно заряженных протонов и силы притяжения между всеми частицами, входящими в состав ядра, называемые ядерны-ми силами. С возрастанием расстояния между взаимодействующими частицами ядерные силы убывают гораздо более резко, чем силы электростатического взаимодействия. Поэтому их действие заметно проявляется только между очень близко расположенными частицами. Но при ничтожных расстояниях между частицами, составляющими атомное ядро, ядерные силы притяжения превышают силы отталкивания, вызываемые присутствием одноименных зарядов, и обеспечивают устойчивость ядер. [c.90]

Между протонами и нейтронами, входящими в состав ядра, действуют особые ядерные силы притяжения. Величина их превосходит силы отталкивания. Однако внутриядерные силы притяжения действуют только на ничтожно малых расстояниях порядка 2 см. С увеличением расстояния между частицами, входящими в состав атомного ядра, ядерные силы притяжения очень быстро убывают. [c.54]

О силах, связывающих частицы в ядре, мы знаем меньше, чем об их составе. Мы знаем, что ядерные силы не могут быть сведены к электрическим, как это имеет место в электронной атмосфере, окружающей атомное ядро. Ядерные силы одинаково связывают нейтроны и [c.92]

Атомное ядро состоит из протонов р и нейтронов п. Эти частицы рассматриваются как два различных состояния элементарной ядерной частицы, называемой нуклоном. Особо высокая плотность ядерного вещества (около 10 г см ) свидетельствует о чрезвычайно больших силах, которые удерживают нуклоны в ядре. Ядерные силы действуют только на очень малых расстояниях — порядка, 10 см (Ы0 = = 1 ферма). Предполагается, что квантами поля ядерных сил являются я-мезоны (элементарные частицы с массой покоя, равной 270 массам электрона с зарядами я+, л , л ). В ядре происходит постоянное взаимопревращение протон нейтрон за счет обмена л-мезонами между нуклонами. Один нуклон испускает я-мезон, другой — поглощает [c.39]

В первом приближении атомное ядро сравнивают с каплей жидкости. Действительно, на основе капельной модели атомного ядра удается объяснить целый ряд явлений, которые наблюдаются в нем. Если две очень маленькие капли сталкиваются, то они образуют одну большую каплю и при этом освобождается энергия. В каплях действуют силы притяжения Ван-дер-Ваальса, в ядрах — ядерные силы. Как у капли, так и у ядра существует сила поверхностного натяжения. И капля, и ядро стремятся принять форму шара. Но существует также и различие между ядерной материей и жидкостью. Тогда как жидкость состоит из электрически нейтральных частиц, в атомном ядре наряду с нейтронами имеются и электрически заряженные протоны, а следовательно, и расталкивающие силы. [c.25]

Атомное ядро, согласно общепринятой модели (Д. Д. Иваненко, В. Гейзенберг), состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы рассматриваются как два различных состояния элементарной ядерной частицы, называемой нуклоном. Необычайно высокая плотность ядер-ного вещества (около 10 г/см ) свидетельствует о чрезвычайно больших силах, которые удерживают нуклоны в ядре. Ядерные силы действуют только на очень малых расстояниях — порядка 10" см (1-10 = 1 ферма). Предполагается, что квантами поля ядерных сил являют- [c.35]

В предыдущей главе мы рассмотрели строение электронных оболочек в атомах и последовательность их заполнения. Все расчёты этой последовательности основаны на известном характере сил взаимодействия между электронами и атомными ядрами Эти силы являются электростатическими силами притяжения разноимённых зарядов и описываются законом Кулона. При расчёте последовательности заполнения ядерных оболочек возникает существенная трудность, связанная с отсутствием определённых сведений о характере ядерных сил, действующих между нуклонами. Известно только, что эти силы действуют на очень малом расстоянии (называемом [c.42]

Эффективные сечения рассеяния нейтронов на атомных ядрах определяются ядерными силами и зависят от свойств ядер и энергии относительного движения нейтрона и ядра. Точное вычисление эффективных сечений рассеяния в настоящее время невыполнимо из-за плохого знания волновых функций, определяющих основное и возбужденные состояния атомных ядер, и больших математических трудностей. Приходится прибегать к некоторым упрощениям. Одно из таких упрощений базируется на малом радиусе ( 10 см) действия ядерных сил. Область взаимодействия нейтрона с ядром практически совпадает с объемом ядра. Если обозначить наименьший радиус, при котором еще не проявляются ядерные силы, буквой R, то при энергии относительного движения n k / 2 i), соответствующей неравенству kR< , в рассеянии участвуют только s-волны (/ = 0). Неравенство kR -С 1 выполняется в сравнительно широком интервале энергий (О—5 МэВ). Нейтроны таких энергий называют медленными нейтронами. [c.569]

Взаимодействие между атомными ядрами и электронными оболочками в атомах и химических соединениях осуществляется главным образом благодаря наличию у них зарядов и служит основой при возникновении химической связи и образовании химических соединений. В ядрах атомов между протонами и нейтронами действуют особые ядерные силы, которые во много раз больше сил взаимодействия зарядов. Именно поэтому в химических реакциях даже при самых высоких температурах (10 —10 К) атомные ядра остаются устойчивыми, тогда как электронные оболочки атомов испытывают глубокие изменения. [c.10]

Известны две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — материальное образование, состоящее из частиц, имеющих собственную массу (массу покоя), т. е. это материя на разных стадиях ее организации элементарные частицы — ядра атомов — атомы — молекулы — атомные, ионные или молекулярные агрегации (твердые тела, жидкости, газы) и т. д. Поле—материальная среда, посредством которой осуществляется взаимодействие между частицами вещества или отдельными телами. Основной характеристикой этой формы материи является энергия. Гравитационное, электромагнитное поля, поле ядерных сил — примеры различных видов полей. [c.5]

Силы, действующие внутри атомных ядер, коренным образом отличаются от всех других известных нам сил. Например, согласно закону Кулона, два протона отталкиваются друг от друга с силой, прямо пропорциональной их электрическим зарядам и обратно пропорциональной расстоянию между ними. Однако, когда два протона сближаются на расстояние, сравнимое с размерами атомного ядра (порядка 10 см), они уже не отталкиваются, а, наоборот, сильно притягиваются друг к другу. На ядерных расстояниях два протона должны были бы отталкиваться с силой около 6 тонн, однако вместо этого они притягиваются друг к другу с силой около 240 тонн. В микроскопическом мире ядер, где плотность вещества достигает 130 млн. тонн/см , преобладают силы, которые совершенно несходны с гравитацией или электростатическими взаимодействия- [c.428]

Магнитный резонанс атомных ядер отражает кроме взаимодействия с соседними атомными ядрами еще и взаимодействие с магнитными моментами Цв неспаренных электронов, спин которых равен 1/2. В отличие от спина ядер /спин электронов, как правило, обозначают буквой 5. Такие неспаренные Электроны имеются в свободных радикалах, а также в ряде ионов, которые либо входят в состав большого числа природных биологически важных молекул, либо могут с помощью специальных химических методов вводиться в эти молекулы (спиновые метки). В силу того, что магнитный момент электрона/ 5 почти в 1000 раз больше ядерного магнитного момента /// (для [c.32]

Атомные ядра представляют собой образования из протонов и нейтронов, имеющих спин /2 и массу, примерно в 1840 раз превышающую массу электрона. Между этими частицами действуют ядерные силы малого радиуса действия (порядка 10 см) между протонами также действуют обычные кулоновские силы отталкивания. [c.367]

Применение нейтронов для осуществления ядерных реакций имеет то преимущество, что, не обладая электрическим зарядом, эти частицы, в отличие от сг-частиц, протонов, и дейтронов, не отталкиваются атомными ядрами и поэтому более легко приближаются к ним. Как мы увидим дальше, это в особенности ценно в тех случаях, когда мы имеем дело с тяжелыми атомными ядрами, обладающими большими зарядами, так как сила отталкивания такими ядрами положительно заряженных частиц (сс-ча-стиц, протонов или дейтронов) становится весьма значительной. [c.413]

Атомные ядра, обладающие собственным магнитным моментом, в постоянном магнитном поле прецессируют вокруг направления приложенного поля. Частота прецессии зависит от ядерного магнитного момента, напряженности поля и спинового квантового числа ядра. Идентичные атомы в химически различных молекулах не прецессируют с одинаковой частотой, даже если они помещены в одно и то же внешнее поле. Этот эффект, наблюдающийся при большом разрешении, связан с тем, что валентные силы, действующие на атом, различны в разных молекулах, т. е. зависят от величины и симметрии поля окружающих атомов. Следствием этого является различная степень магнитного экранирования атомов, приводящая к сдвигу резонансной частоты в зависимости от химического окружения — так называемому химическому сдвигу. Методом химического сдвига было подтверждено, например, что молекула этилового спирта содержит три различных вида атомов водорода три [c.102]

Атомные ядра. Ядерные силы. Физическая вселенная состоит из 1 ещестса и излучеиия. Свойства вещества определяются тремя известными видами сил — гравитационными, электромагнитными и ядерными,— связь между которыми в настоящее время не является очевидной. Гравитационные силы имеют значение только в космических масштабах и поэтому в данном обзоре рассматриваться не будут. В случае электромагнитных и ядерных сил наиболее разработанными теориями являются так называемые теории поля, которые описывают основные законы взаимодействия вещества и излучения. Согласно этим теориям заряженная частица (вещество) является источником поля (излучения), которое воздействует на другую заряженную частицу. Таким образом решается проблема взаимодействия на расстоянии. [c.512]

Энергетика ядерных расщеплений. В соответствии с современными представлениями атомные ядра состоят только из протонов и нейтронов. Эти часлщы удерживаются в ядре ядерными силами притяжения, которые должны быть очень велики. Эти силы могут преодолеть значительное электростатическое отталкивание между протонами ядра, сжатыми в очень небольшом объеме, обеспечивая таким образом устойчивость ядра. Ядерные силы, связывающие нуклоны, по своей природе, по-видимому, подобны квантовомеханическим силам, обусловливающим ковалентные связи в молекулах. Они действуют только на малых расстояниях — порядка 2—3-10 см. Силы, соединяющие протоны с протонами, нейтроны с нейтронами и протоны с нейтронами, вероятно, имеют одинаковую природу, и, если исключить очень легкие ядра, они должны иметь приблизительно ту же величину и в какой-то степени быть независимыми от размеров ядер. [c.786]

Природа ядерных сил, удерживающих протоны и нейтроны в атомном ядре, окончательно не установлена. Понвндимому, нротрны и нейтроны взаимодействуют между собой за счет обмена примерно такого же характера, как обмен электронами между атомами в ковалентных молекулах. Однако в ядрах атомов вместо электронов на молекулярных орбиталях действуют другие элементарные чаетицы и другие связывающие силы. [c.210]

Если два атома сближаются на столь малое расстояние, что электронные облака их начинают в заметной степени перекрываться, то происходят изменения в распределении электронной плотности (аг рают роль эффекты чисто квантовомеханического характера, в част ности принцип Паули помимо отталкивания электронов играет роль также кулоновское отталкивание между ядрами разных атомов) В случае, когда электронные оболочки атомов замкнуты, имеет ме сто уменьшение плотности заряда в области между двумя ядрами вследствие чего уменьшается экранирование ядерных зарядов электро нами. Результирующий эффект состоит в отталкивании между атомами В то же время взаимодействие атомов с незаполненными электронньь ми оболочками приводит к увеличению электронной плотности между ядрами и образованию химической связи. Таким образом, короткодействующие атомные и молекулярные силы отталкивания имеют тоже происхождение, что и силы химической связи. Короткодействующие силы называют часто валентными силами. [c.273]

Протонно-нейтронная модель атомного ядра ( 5 ). Изотопы ( 6 ). Энергия связи нуклонов и устойчивость атомного ядра ( 8 ). Ядерные силы. Взаимодействие между нумонами в ядре (10 ). Оболочечнаи модель ядра. Магические числа нуклонов ( 13). [c.238]

Изучение процессов взаимодействия быстрых частиц с атомными ядрами привело к выявлению структуры нуклонов—протонов и не11тронов. В опытах по рассеянию быстрых электронов ядрами водорода и дейтерия получено, что нуклон состоит из плотной сердцевины диаметром 2 10 см и двух концентрических мезон-ных оболочек (рис. 6). Оказалось также, что у протона сердцевина содержит 12 7о полного заряда, внутренняя оболочка — 60% и внешняя — 28%. Такая структура нуклонов свидетельствует о том, что их взаимодействие в ядре может осуществляться путем обмена мезонами. Один нуклон испускает мезон, другой поглощает его. Взаимодействиями подобного рода, по-видимому, и обусловлены ядерные силы. [c.26]

Оболочечная модель ядра исходит из допущения, что в атомном ядре каждый нуклон движется до некоторой степени независимо в усредненном поле, образованном другими нуклонами. Такое поле напоминает самосогласованное поле, действующее на электрон в атоме, однако эта аналогия далеко не полная. В атоме основной вклад в среднее поле вносит атомное ядро. Из-за большой массы ядра по сравнению с массой электронов положение ядра можно считать фиксированным, а самосогласованное поле относительно устойчивым. В ядрах атома нет такого стабилизирующего центра, кроме того, ядерные силы обладают радиусом действия, лишь немногим превышающим среднее расстояние между нуклонами в ядре. В связи с этим роль остаточного взаимодействия в ядре сравнительно велика. Возможность введения однонуклонных состояний для описания свойств ядер облегчается принципом Паули изменение состояния движения отдельного нуклона происходит лишь в том случае, когда ему сообщается энергия, достаточная для перевода его в состояние, не занятое другими нуклонами. Поэтому средняя длина свободного пробега нуклона малой энергии в ядерном веществе равна приблизительно 20-10 см, т. е. значительно превышает диаметр ядра. [c.368]

ЯДЕРНЫЙ КВАДРУПОЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС, явление резонансного излучения или поглощений в-вом электромагн. энергии, обусловленное существованием зависимости части энергии электрич. электронно-ядерного взаимод. от взаимной ориентации несферически распределенных электрич. зарядов атомного ядра и электронов атомных оболочек, а также электрич. зарядов, лежащих за пределами атомного радиуса. Изменение ориентации атомного ядра относительно окружающих его электронов и зарядов имеет дискретный характер в силу квантовомех. причин, что вызывает появление системы уровней энергии, между к-рыми возможны переходы с частотой vp. Мерой деформации зарядового распределения атомного ядра является его алектрич. квадрупольный момент eQ. Неоднородность электрич. поля, создаваемого электронами атомных оболочек и зарядами, лежащими за пределами атомного радиуса, определяется тензором градиента напряженности электрич. поля (ГЭП) eqtj. Иа экспериментально наблюдаемых частот ЯКР можно определить константу ядерного квадрупольного взаимодействия —e Qqa и параметр асимметрии П= I (<7 — I. [c.725]

Суть явления состоит в том, что изменение взаимной ориентации распределенных зарядов атомного ядра и окружаюищх его электронов атомных оболочек имеет дискретный характер в силу квантовомеханич. причин. Это обусловливает появление уровней энергии, между к-рыми возможны переходы h Q (h — константа Планка, Vq— частота ЯКР). Мерой отклонения от сферич. симметрии в распределении электрич. заряда атомного ядра является его электрич. квадрупольный момент eQ е — заряд электрона, Q — квадрупольный момент ядра). Неоднородность электрич. поля, создаваемого электроиа.ми атомных оболочек и зарядами, лежащими вне атомного радиуса, характеризуется градиентом напряженности электрич. поля eq(j (тензорная величина). Наблюдаемые частоты ЯКР пропорциональны константе ядерного квадрунольного взаимодействия и за- [c.519]

Это соотношение и объясняет тот факт, что при малых массовых числах наиболее устойчивы изотопы с Z = N = А/2 (как, например, С или ) Ы). У устойчивых тяжёлых ядер число нейтронов N всегда несколько превышает Z, чтобы скомпенсировать действием ядерных сил электростатическое рассталкивание протонов. Из (1.3.3) и (1.3.4) также вытекает, что наиболее устойчивыми будут чётно-чётные ядра, что и определяет суш,ествование большого числа стабильных изотопов с чётным Z, о чём говорилось ранее. При отклонении заряда ядра или массового числа от области стабильности энергия связи уменьшается и становится отрицательной, вследствие чего атомное ядро теряет устойчивость и оказывается способным к самопроизвольному превраш,ению в ядра с другими А ц. Z. Более того, поскольку притяжение нуклонов пропорционально А, а энергия электростатического взаимодействия пропорциональна Z , то при больших Z энергия связи ядра всегда будет отрицательна, чем объясняется отсутствие стабильных ядер с > 83. Отметим, что формула (1.3.3) относится к энергии связи основного, наинизшего состояния ядра. Возбуждённые же состояния ядра, как и возбуждённые состояния электронов в атомных оболочках, неустойчивы сами по себе и подвержены спонтанному распаду в основное состояние с испусканием одного или нескольких гамма-квантов. Однако, поскольку энергия связи нуклонов в ядре при возбуждении суш,ественно уменьшается, то возбуждённое ядро может также превратиться в другое ядро путём испускания каких-либо частиц. [c.22]

Массы устойчивых атомов. Современные теории ядерных сил не позволяют точно вычислить массы ядер и энергии взаимодействия между частицами, из которых они состоят. Однако значительные успехи были достигнуты при таких исследованиях, при которых значения необходимых параметров определялись эмпирически. Были опубликованы различные диаграммы устойчивости ядер и получены соотношения между массой М известных устойчивых ядер и числом нуклонов А) и протонов (Z) в этих ядрах, прекрасно описывающие экспериментальные данные [G1, В26, В31, F48, S104, F18, J23, D16, КЗО]. Например, Дейч [D16] исходя из теории Бетэ и Вечера [В26] и Бора и Уилера [ВЗЦ вывел следующую формулу для определения массы устойчивого атома (в атомных единицах массы, по физической шкале масс) [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология