第九章原子核和基本粒子簡(jiǎn)介

1、9.1 原子核的基本性質(zhì)原子核的基本性質(zhì)u008665. 1nmu007277. 1pmKgNCu270121066055.1121121211原子質(zhì)量AZX123111HHH67343322;LiLiHeHe1/3001.2 1.5Rr ArfmAArRV30334343173030/103 . 24334mkgruArAuVmA 核自旋核自旋 (1)IPI I 核磁矩核磁矩 272(1)(1)25.05 10IIppeegPg I Ig I ImmAm核磁子 ： 1 1 2 ！1.0086651.0072772.015942npmmuuu2.013552dmu氘核質(zhì)量：()pnmZmAZ

2、mm2()pnEZmAZ mm C22()()pnnHEZmAZ mm CZmAZ mmC原子原子94B e2H()nEZmAZ mmC原子原子21.0078252 45 1.00866549.0121858uC58.163Mev 21931.5uCMeV 核子的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。核子的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。 中等質(zhì)量核（中等質(zhì)量核（A=40-120）的結(jié)合能約為）的結(jié)合能約為8.6Mev，原子核穩(wěn)定。，原子核穩(wěn)定。 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)小于小于30的核結(jié)合能有周期性變化，最大值在的核結(jié)合能有周期性變化，最大值在A等于等于4 的倍數(shù)。的倍數(shù)。 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)30以上的以上的核，平均結(jié)合能變化

3、不大，顯示了核力的飽和性。核，平均結(jié)合能變化不大，顯示了核力的飽和性。9.2 原子核的放射性衰變?cè)雍说姆派湫运プ兯プ兯プ兯プ兎派湫运プ?、電子、放射性衰變、電子、X X射線是十九世紀(jì)末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開(kāi)了近射線是十九世紀(jì)末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開(kāi)了近代物理的序幕。代物理的序幕。HeYXAZAZ4242HeRnRa42222862268842He放射性原子核自發(fā)地放射出放射性原子核自發(fā)地放射出 粒子（粒子（ ），而轉(zhuǎn)變成），而轉(zhuǎn)變成另一種原子核的過(guò)程。另一種原子核的過(guò)程。方程表示為：方程表示為：22()()dEmmmCMMMCHe子母He子母原子質(zhì)量表示 衰變衰變 粒子能譜粒子能譜大部分原子核放射

4、的大部分原子核放射的 粒子的能量不是單一的，而是有幾組不同的分立粒子的能量不是單一的，而是有幾組不同的分立值，構(gòu)成分立的值，構(gòu)成分立的 粒子能譜。粒子能譜。 粒子的動(dòng)能算出粒子的動(dòng)能算出2221142211A-4ddEmm VmEEEmmm V子子子放射性現(xiàn)象的研放射性現(xiàn)象的研究是獲悉原子核究是獲悉原子核內(nèi)部狀況的重要內(nèi)部狀況的重要途徑之一途徑之一 衰變的機(jī)制衰變的機(jī)制2382344UThHe)(354234904 . 22 . 144. 122313131312MevAAZRZeEc deeEEEEEE子 1956年，從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了中微子。011XYAAZZee 22()()XYeXYdEm

5、mm cMMcYXMM011XYAAZZee22()(2)dXYeXYeEmmm cMMm c011X+YAAZZee dNNdt0tNNe:0NNln 20.693T00ttdNIN eI edt放射性活度（強(qiáng)度）2127842389921163 104.5 1020.4PoTUTCT，衰變，s，衰變，年，衰變，分0000011tttN edtNN（-dN)11.44T9.3 核力和介子核力和介子FPn=Fnn=FPP。 Et Et tttx/cEtx cx2E mcmx c 0m151.4 10 xm 275emm0、09.4 原子核反應(yīng)原子核反應(yīng) 1. 1441177218NHeHO14

6、17( , )NpO19191919年由盧瑟福完成的。這是人類歷年由盧瑟福完成的。這是人類歷史上第一次人工實(shí)現(xiàn)史上第一次人工實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)金術(shù)點(diǎn)金術(shù)”：使：使一個(gè)元素變成了另一個(gè)元素。一個(gè)元素變成了另一個(gè)元素。 19321932年，英國(guó)考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質(zhì)子加速到年，英國(guó)考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質(zhì)子加速到500500千電子伏，實(shí)現(xiàn)如下核反應(yīng)：千電子伏，實(shí)現(xiàn)如下核反應(yīng)：HeHeHLi42421173 ),(73pLi釋放的釋放的 粒子每一個(gè)具有粒子每一個(gè)具有8.9MeV8.9MeV動(dòng)能動(dòng)能; ; 輸入能量為輸入能量為0.5MeV,0.5MeV,因此因此, ,凈輸出凈輸出能

7、量能量17.8MeV17.8MeV。這是釋放核能的一個(gè)例子。這是釋放核能的一個(gè)例子。 CnBe129 19321932年，查德威克。在這之前，年，查德威克。在這之前，博思和貝克爾及約里奧博思和貝克爾及約里奧 居里夫婦都進(jìn)居里夫婦都進(jìn)行過(guò)這一實(shí)驗(yàn)行過(guò)這一實(shí)驗(yàn)，但他們把產(chǎn)物中子理解為，但他們把產(chǎn)物中子理解為 光子。光子。：反應(yīng)前后總電荷數(shù)不變反應(yīng)前后總電荷數(shù)不變反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不變反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不變反應(yīng)前后總的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量反應(yīng)前后總的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 保保 持不變持不變202/ 1m mc反應(yīng)前后粒子的總能量反應(yīng)前后粒子的總能量 守恒守恒 2mcE 20cmEk動(dòng)量動(dòng)量守恒：即反應(yīng)前后體系的總動(dòng)量守恒守恒：

8、即反應(yīng)前后體系的總動(dòng)量守恒3. 3. 1.1.01230123ApqBmmmmEEEE靜質(zhì)量動(dòng)能222200112233/m cEmcEm cEm cE質(zhì)量 能量守恒：20122230103123()()()()()QEEEEmmmMMMmcMc:mM核 質(zhì) 量 ，原 子 量Q0, 放能反應(yīng)；Q=0,為彈性散射。Q1K1世界上第一顆原子彈，世界上第一顆原子彈，以以239239P PU U為燃料為燃料, ,于于19451945年年在美國(guó)國(guó)土上爆炸；在美國(guó)國(guó)土上爆炸；19451945年年8 8月月6 6日，在日日，在日本廣島爆炸了一顆本廣島爆炸了一顆235235U U為燃料的名為為燃料的名為“小男小男孩孩”的原子彈；的原子彈；19451945年年9 9月月1515日，在日日，在日本長(zhǎng)崎爆炸了一顆本長(zhǎng)崎爆炸了一顆239239PU 為燃料的名為為燃料的名為“胖子胖子”的原子彈的原子彈；19641964年年1010月月1616日，我國(guó)第一顆原子彈爆炸成功（鈾彈）。日，我國(guó)第一顆原子彈爆炸成功（鈾彈）?！芭K彈臟彈”？原子核 核子平均結(jié)合能（MeV） 1H2H3H3He4He6Li7Li01.1112.8262.5727.07205.33035.60442231114.0HHHpMeV2231123.25HHHenMeV324212HeHHe18.3MeVp總效果：總效果：2412622243