Ядерная физика


Ядерная физика
 Просмотр этого шаблона  Ядерная физика
CNO Cycle.svg
Атомное ядро · Радиоактивный распад · Ядерная реакция · Термоядерная реакция
См. также: Портал:Физика

Я́дерная фи́зика — раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).

Содержание

Задачи, возникающие в ядерной физике, — это типичный пример задач нескольких тел. Ядра состоят из нуклонов (протонов и нейтронов), и в типичных ядрах содержатся десятки и сотни нуклонов. Это число слишком велико для точно решаемых задач, но всё же слишком мало́ для того, чтобы можно было пользоваться методами статистической физики. Это и привело к большому разнообразию различных моделей атомных ядер.

Общие сведения

Число протонов в ядре (зарядовое число, также порядковый номер элемента) принято обозначать через Z, число нейтронов — через N. Их сумма A = Z + N называется массовым числом ядра. Атомы с одинаковым Z (т. е. атомы одного и того же элемента), но различными N называются изотопами, с одинаковыми A, но различными Z — изобарами, с одинаковыми N, но различными Z — изотонами.

Основное отличие между протоном и нейтроном состоит в том, что протон — заряженная частица, заряд которой e = 4,803·10−10 ед. СГСЭ = 1,602·10−19 Кл. Это элементарный заряд, по модулю равный заряду электрона. Нейтрон же, как показывает уже его название, электрически нейтрален. Спины протона и нейтрона одинаковы и равны спину электрона, т. е. 1/2 (в единицах \hbar, постоянной Планка). Массы протона и нейтрона почти равны: 1836,15 и 1838,68 масс электрона соответственно.

Протон и нейтрон не являются фундаментальными частицами. Они состоят из двух типов кварков — d-кварка с зарядом —1/3 и u-кварка с зарядом +2/3 от элементарного заряда е. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (суммарный заряд +1), а нейтрон из одного u-кварка и двух d-кварков (суммарный заряд — 0). Свободный нейтрон — частица нестабильная. Он распадается через 885 секунд после своего возникновения на протон, электрон и антинейтрино (см. Бета-распад нейтрона). В ядре нейтрон находится в глубокой потенциальной яме, поэтому его распад может быть запрещён законами сохранения.

Ядерная физика имеет принципиальное значение для многих разделов астрофизики (первичный нуклеосинтез, термоядерные реакции в звёздах как во время жизни на главной последовательности, так и при сходе с неё), и, очевидно, для ядерной и, в перспективе, термоядерной энергетики.

История

Первое явление из области ядерной физики было открыто в 1896 г. Анри Беккерелем. Это естественная радиоактивность солей урана, проявляющаяся в самопроизвольном испускании невидимых лучей, способных вызывать ионизацию воздуха и почернение фотоэмульсий. Через два года Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли радиоактивность тория и выделили из солей урана полоний и радий, радиоактивность которых оказалась в миллионы раз сильнее радиоактивности урана и тория.

Детальное экспериментальное изучение радиоактивных излучений было произведено Резерфордом. Он показал, что радиоактивные излучения состоят из трех типов лучей, названных, соответственно, α-, β- и γ-лучами. Бета-лучи состоят из отрицательно заряженных электронов, альфа-лучи — из положительно заряженных частиц (альфа-частиц, которые, как выяснилось несколько позднее, являются ядрами гелия-4), гамма-лучи аналогичны лучам Рентгена (не имеют заряда), только значительно более жесткие.

Ядерная природа радиоактивности была понята Резерфордом после того, как в 1911 г. он предложил ядерную модель атома и установил, что радиоактивные излучения возникают в результате процессов, происходящих внутри атомного ядра.

Долгое время предполагалось, что ядро состоит из протонов и электронов. Однако такая модель находилась в противоречии с экспериментальными фактами, относящимися к спинам и магнитным моментам ядер. В 1932 г. после открытия Чедвиком нейтрона было установлено (Иваненко и Гейзенберг), что ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы получили общее наименование нуклонов.

В последние годы вырисовывается шанс описать свойства по крайней мере лёгких ядер в строгой картине киральной квантовой теории поля.

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Ядерная физика" в других словарях:

  • ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — раздел физики, посвящённый изучению структуры ат. ядра, процессов радиоактивного распада и механизма яд. реакций. К Я. ф. иногда относят также физику элементарных ч ц. Иногда разделами Я. ф. продолжают считать направления исследований, ставшие… …   Физическая энциклопедия

  • Ядерная физика — ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, раздел физики, в котором изучаются структура и свойства атомных ядер и их превращения радиоактивный распад, деление ядер, ядерные реакции. В 1895 А. Беккерель открыл явление радиоактивности. В 1911 Э. Резерфорд установил, что в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ядерная физика — сущ., кол во синонимов: 2 • физика (55) • ядерка (6) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — раздел современной (см.), изучающий строение, свойства и превращения атомных ядер (процессов радиоактивного распада и механизма ядерных реакций). Я. ф. состоит из двух органически связанных частей теоретической и экспериментальной. Обычно… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — раздел физики, охватывающий изучение структуры и свойств атомных ядер и их превращений процессов радиактивного распада и ядерных реакций …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, раздел физики, занимающийся изучением структуры и свойств атомных ЯДЕР. Главный метод исследования эксперименты по РАССЕИВАНИЮ частиц, проводимые в УСКОРИТЕЛЯХ, в которых ядро облучается пучком ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ высокой энергии …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ядерная физика — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN nuclear physics The study of the characteristics, behaviour and internal structures of the atomic nucleus. (Source: MGH) [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=e… …   Справочник технического переводчика

  • ядерная физика — branduolio fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nuclear physics vok. Kernphysik, f rus. физика ядра, f; ядерная физика, f pranc. physique nucléaire, f …   Fizikos terminų žodynas

  • ядерная физика — раздел физики, охватывающий изучение структуры и свойств атомных ядер и их превращений  процессов радиоактивного распада и ядерных реакций. * * * ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, раздел физики, охватывающий изучение структуры и свойств атомных ядер …   Энциклопедический словарь

  • Ядерная физика — I Ядерная физика         раздел физики, посвященный изучению структуры атомного ядра, процессов радиоактивного распада и механизма ядерных реакций (См. Ядерные реакции). Придавая этому термину более общий смысл, к Я. ф. часто относят также физику …   Большая советская энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «Ядерная физика» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.