Bài giảng cơ sở vật lý hạt nhân Chương II

HỌC PHẦN NE3012 CƠ SỞ VẬT LÝ HẠT NHÂN GV Trần Kim Tuấn Viện Kỹ thuật Hạt nhân Vật lý Môi trường Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân Nội dung: gồm vấn đề Giới thiệu chung mẫu hạt nhân Mẫu giọt chất lỏng Mẫu vỏ Mẫu tập thể NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân • Mẫu cấu trúc hạt nhân – Nuclear Model:  lý thuyết - mơ hình: cách xếp nucleon hạt nhân  mô tả chuyển động tƣơng tác nucleon hạt nhân  theo cách đơn giản hóa, gần đúng, mang ý nghĩa vật lý • Ý nghĩa mẫu hạt nhân: – Giải thích tiên đốn tính chất trình biến đổi hạt nhân: cần giải toán tương tác nucleon hạt nhân – Vấn đề đó: khó khăn: • Chưa biết rõ tính chất lực hạt nhân • Bài tốn tương tác nhiều hạt: khó kỹ thuật tính tốn Bắt buộc: chọn phương pháp tiếp cận  Xây dựng mẫu hạt nhân gần  sau tiếp tục điều chỉnh, hoàn chỉnh, phát triển NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân (tiếp) • Đặc điểm Mẫu hạt nhân:  Dựa một/một số tính chất yếu hạt nhân tương tác nucleon, mang tính chọn lọc (xem tính chất bản, chính) Những tính chất khác coi phụ, không cần ý  Phạm vi áp dụng hạn chế: phụ thuộc mức độ xác  Giải thích tính chất biết (chọn lọc) tiên đốn tính chất mới: kiểm chứng / quan sát • Nhiều mẫu hạt nhân:  Đạt đƣợc kết quan trọng, giải thích đƣợc nhiều tính chất quan trọng hạt nhân NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân (tiếp) • Lịch sử phát triển Mẫu hạt nhân:  Mẫu cấu trúc Proton – Điện tử (đầu kỷ 20, ~ 1911)  Mẫu cấu trúc Proton – Notron (Chadwick, 1932)  Lực hạt nhân mạnh nucleon chế trao đổi boson (Yukawa, 1935)  Mẫu giọt chất lỏng (Beth & Weizsăcker, 1935)  Mẫu vỏ / mẫu tập thể (Meyer & Jenson, 1949)  Mẫu suy rộng  Mẫu siêu dẫn  Mẫu khí Fermi  … NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân (tiếp) • Các tính chất lực hạt nhân:  Tương tác nucleon khu vực hạt nhân  Lực hút  Cường độ mạnh (lực mạnh)  Bão hòa (chất hạt nhân khơng bị nén), tác dụng ngắn (tương tác gần)  Đều phạm vi hạt nhân, giảm nhanh biên  Không xun tâm  Khơng phụ thuộc điện tích: với notron proton  Phụ thuộc spin nucleon  Lực đa hạt: tương tác với tất nucleon phạm vi tương tác → trƣờng lực hạt nhân: tƣơng tác NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân (tiếp) • Các tính chất lực hạt nhân: Thế tương tác hai nucleon theo khoảng cách r chúng khu vực hạt nhân Notron – notron / proton Proton – proton NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.2: Mẫu giọt chất lỏng Mẫu giọt hạt nhân: Coi hạt nhân nhƣ giọt chất lỏng  chất hạt nhân chất lỏng: – dạng cầu, không nén đƣợc, mật độ 1014g/cm3 – Mẫu hạt nhân sớm (1935) cổ điển Cơ sở xây dựng: giả thiết – Lực hạt nhân giống hệt với nucleon không phụ thuộc loại nucleon – Mật độ khơng phụ thuộc kích thước: giống t/c chất lỏng Do hạt nhân Rhn ~ A1/3 nên mật độ nucleon n nucl  A A A    1038 nuclon cm3 3 V  3 R  3  1,5 1013  A hn  n nucl  mnucl  1038 1,6 1024  1014 g cm3 NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.2: Mẫu giọt chất lỏng - (tiếp) – Năng lượng tỷ lệ thuận khối lượng • Chất lỏng: lượng làm bốc (năng lượng liên kết) ~ khối lượng chất lỏng • Hạt nhân: lượng liên kết toàn phần ~ số khối A (gần W  A – Lực hạt nhân lực bão hòa • Chất lỏng: lực liên kết phân tử có tính bão hòa (t/c: khơng nén) • Hạt nhân: Lực liên kết hạt nhân có tính bão hòa, W   số A Hạt nhân: giọt chất lỏng hình cầu, mật độ chất mật độ chất hạt nhân (1014g/cm3), không nén NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II.2: Mẫu giọt chất lỏng - (tiếp) • Hạt nhân: giọt chất lỏng – Hạt nhân: tập hợp nucleon liên kết chặt chẽ lực hạt nhân mà không ý đến trạng thái nucleon riêng lẻ  không ý đến hiệu ứng lượng tử  không xét tương tác Coulomb xét riêng: bổ sung, hiệu chỉnh trình phát triển lý thuyết mẫu – Xây dựng công thức bán thực nghiệm (Weizsacker semi empirical formula) cho lượng liên kết hạt nhân → tính tốn khối lượng hạt nhân NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân 10 ...  … NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II. 1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân (tiếp) • Các tính chất lực hạt nhân:  Tương tác nucleon khu vực hạt nhân  Lực... mẫu hạt nhân:  Đạt đƣợc kết quan trọng, giải thích đƣợc nhiều tính chất quan trọng hạt nhân NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II. 1: Giới thiệu chung mẫu hạt. .. đa hạt: tương tác với tất nucleon phạm vi tương tác → trƣờng lực hạt nhân: tƣơng tác NE3012 Cơ sở vật lý hạt nhân - HUST Chương II: Các mẫu cấu trúc hạt nhân II. 1: Giới thiệu chung mẫu hạt nhân