Vật lý đại cương - Vật lý hạt nhân phần 1 pps

Bi giảng Vật lý đại cơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trờng ĐH Bách khoa H nội Ch−¬ng 8 VËt lý h¹t nh©n T ự đ ọc về Cấu tạo v Các tính chất cơ bản của hạt nhân nguyên tử: Khối lợng, các nuclon Kích thớc hạt nhân: R=r 0 .A 1/3 m. r 0 =(1,2-1,5) 10 -15 m gọi l bán kính điện Spin hạt nhân: h r .)1j(j|J| i += Lực hạt nhân, năng lợng liên kết Phóng xạ: Hiện tợng, định luật, đo lờng, an ton phóng xạ, phóng xạ nhân tạo. Tơng tác hạt nhân. Các tính chất cơ bản của hạt nhân nguyên tử Proton (p) m p =1,007825u, e p =1,6.10 -19 C Nơtron (n) m n =1,008665u, Không có điện tích Số khối A=N+Z Z -Số p, N- Số n -> Số nuclon Ký hiệu z X A 2 He 4 Hạt nhân đồng vị: Cùng Z khác N Đồng vị của hydro p 1 H 1 p n 1 H 2 p n n 1 H 3 u=1,66.10 -17 kg Đồng khối: Cùng A khác Z 60 cặp 16 S 36 18 Ar 36 51 Sb 123 52 Te 123 Hạt nhân gơng: Số p của hạt nybằngsố n của hạt kia p n n 1 H 3 p n 2 He 3 p Kíchthớc hạt nhân Khảo sát bằng tán xạ nơtron 20-50eV: R~10 -14 m đối với Pb, U; R~6.10 -15 m đối với Fe Bằng phản ứng hạt nhân với hạt tích điện:(lực đẩy culông) R=1,4.10 -15 .A 1/3 m. So sánh liên kết các hạt nhân gơng: năng lợng do proton cao hơn nơtron v lực đẩy culông 0 2 4 1 R Ze 5 6 R=1,3.10 -15 .A 1/3 m. Kết quả tổng hợp: R=r 0 .A 1/3 m. r 0 =(1,2-1,5) 10 -15 m gọi l bán kính điện Khối lợng riêng của hạt nhân: 317 3 p m/kg10 3/R4 A.m = = Spin hạt nhân: Các nuclon có momen spin v orbital iii SLJ r r r += Của nuclon thứ i Của cả hạt nhân: = i i JJ r r h r .)1j(j|J| i += A chẵn j=0,1, 2, 3 A lẻ j=1/2, 3/2, 5/2 số LT spin HN Mômen từ hạt nhân do mômen từ của các nuclon tạo thnh ++= N i n S z i P S z i P L iii rrrr nơtron không có điện tích nên không có mômen từ orbital T/J10.05,5 m2 e 27 P == h Magneton hạt nhân-đơn vị mômen từ hạt nhân Mômen từ hạt nhân = 1000 -1 mômen từ điện tử. Cộng hởng từ hạt nhân ứng dụng trong khám bệnh. T/C bão ho: chỉ với nuclon cạnh Lựctraođổimezon có khối lợng 200-300 m e , Có 3 loại: + 0 - Phụ thuộc vođịnhhớng của spin hạt nhân Tác dụng gần 10 -15 m. Không phụ thuộc vođiệntích Lực hạt nhân: nuclonnuclon •Khèil−îng, n¨ng l−îngliªnkÕt h¹t nh©n §¬n vÞ khèi l−îng u=m C12 /12 = 1,66.10 -27 kg uc 2 =931,44MeV §é hôt khèi: ΔM=Zm p +(A-Z)m n -M N¨ng l−îng liªn kÕt W LK = ΔM.C 2 8 N¨ng l−îng liªn kÕt riªng ε= W LK /A A ε MeV 40 120 140 1 He • 1 H 2 -> 1 H 3 -> 2 He 4 : 1,1 ->2,8->7MeV •120->240: 8MeV->7MeV •40 -> 140: 8MeV-8,6MeV Phóng xạ: + - Không bền vững -> Bền vững 0M)MM(M 2 2 2A 2Z A Z >=+ W= M.C 2 thnh động năngcủa các sản phẩm phân rã Định luật phân rã Thời điểm t số hạt nhân N Thời điểm t+dt số hạt nhân N-dN -dN=Ndt -dN/N= dt N=N 0 e - t =>N 0 /2= N 0 e - T1/2 T 1/2 =ln2/ t N N 0 /2 T 1/2 H=N độ phóng xạ = số phân rã trong 1s . cặp 16 S 36 18 Ar 36 51 Sb 12 3 52 Te 12 3 Hạt nhân gơng: Số p của hạt nybằngsố n của hạt kia p n n 1 H 3 p n 2 He 3 p Kíchthớc hạt nhân Khảo sát bằng tán xạ nơtron 2 0-5 0eV: R ~10 -1 4 m đối với Pb, U; R~6 .10 -1 5 m. ứng hạt nhân với hạt tích điện:(lực đẩy culông) R =1, 4 .10 -1 5 .A 1/ 3 m. So sánh liên kết các hạt nhân gơng: năng lợng do proton cao hơn nơtron v lực đẩy culông 0 2 4 1 R Ze 5 6 R =1, 3 .10 -1 5 .A 1/ 3 m. Kết. nguyên tử: Khối lợng, các nuclon Kích thớc hạt nhân: R=r 0 .A 1/ 3 m. r 0 = (1, 2 -1 ,5) 10 -1 5 m gọi l bán kính điện Spin hạt nhân: h r .)1j(j|J| i += Lực hạt nhân, năng lợng liên kết Phóng xạ: Hiện