Cơ sở vật lý hạt nhân

G S.TS NGÔ QUANG HUY N gười nhận x é t : G S.TS TRẦN ĐỨC THIỆP PGS.TS PHẠM QUỐC HÙNG Cơ Sở VẬT LÝ HẠT NHÂN NHÀ XUẤT BÀN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT LỜI NĨI ĐẦU Mơn Vậi lý hai nhân giảng dạy Irong c ác khôi kỹ thuật lại trường đại học V iệt N am sucít nửa th ế kỷ qua Đối tượng nghiên cứu Gnh vực vật lý hạt nhản sinh viên, học viên c ao học, nghiên cứu sinh, c ác cán hộ khoa học Vì nhu cầu có sách vật lý hạt nhân đ ể học lập tham k hảo lớn Q uyển sách “Cơ sở vật lý hal n h â n ” soạn thảo sở giảng củ a lác già cho bậc đại học sau đại học ưong n ă m qua Vật lý hạt nhân hao hàm mộl phạm vi rấi rộng lý chuyếl ihực nghiệm hạt nhân hạt từ lượng thấp đ ế n lượng cao M ột sách v ẻ cờ sở vật lý hạt nhân hạn c h ế m ộl p hần n ưong p h m vi k iến thức Hiện Việt Nam sử dụng lò phản ứng hạc nhân, m áy gia tốc nảng lượng ihâ'p c ác thiếl bị ứng dụng ch ất phóng xạ, nừa, c húng ta dang chuẩn bị đ iểu kiện đ ể xây dưng nhà m áy điện hạt nhân Nói khác đi, phần lớn cơng tác nghiên cứu ứng dụng tập irung v lĩnh vực vật lý hạt nhân nảng lượng ihâ'p, mà chủ yếu vật lý thực nghiệm X uất phát từ lý đó, sách tập irung vào vật lý hạl nhân thực nghiệm lượng thấp lương trung hình- Tuy nhiên, đ ể phản ả n h tương dối đẩy dủ sỏ vật lý, sách irình bày lý thuyếl vậc lý hại nhân ỏ mức độ vừa phải nhằm giúp cho sinh viên có Ihể tiếp thu Q uyển sách gồm có chương Chương nêu tóm tắl vật lý nguyên tử c ác dặc trưng, tính chất hạt nhân Chương dành cho c ác m l u hại nhân, gồm m ẵu giọt châì lỏng, m ẫu vỏ m ẫu suy rộng Phàn ứng hạl nhân lỉinh hày chương 3, có c h ế phản ứng hợp phần phản ứng (rực tiếp, vằ hai loại phản ứng d ảc thù phản ứng phân hạch hạt nhân phản ứng lổng hợp nhiệt hạch Chương mỏ tả trình phân rả alpha, beca dịch ch uyển gam m a Trong chương trình bày trình truyền xạ alpha, beta, gam m a n e utro n qu a vật chãi Chương dành cho nguồn xạ gồm nguổn p h ó n g xạ iư nhiên nhân lao, c ác Ihiêì hi xa lõ phản ứng hạt nhân m y gia tốc hal lích điện Cuối Irong chương trình b ày c ác phương p h p ghi đo hức xạ gổm detector hức xa, hệ đo d c hức xạ c ác phưiíng p háp xử lý s ố liệu thức nghiệm Trong phần cuôi mồi chương cùa quyến sách nêu s ố hài láp ví du c ó lời giãi m ẫu khống 10 15 tập iư giải V iệc giải lâp s ẽ g iú p cho hạn đ ọc nám kỹ hcin phần lý thuyết Hiện c ó nhiều sách vật lý hạt nhân xuất hãn nưđc n g o i nước Việc xuấl sách n ày nhằm bổ sung cho h ệ Ihống sách v ề vật lý hạt nhân Việl Nam T ác giả chân thành cảm (fn V iện N ăng lương N guyên tử Việt Nam tạo đ iều kiện soạn thảo Nhà Xuấi Bàn Khoa học Kỹ thuật xuất sách T ác giả bày tỏ lòng cảm ơn đến G S T S T rần Đ ức T hiệp, PGS.TS Phạm Q uốc Hùng P G S T S Ngô Phú An PG S.T S Trần Thanh Minh PGS.TS Vương Hữu T ấ n T S Hà Văn T g đóng g ỏ p nhiều ý kiến nhận xét có giá irị nội dung sách T c giả m ong m uốn nhận đươc ý kiến từ han đọc đ ể sách ngày hoàn th iệ n T ác yiả MỤC LỤC T rang Lời n ó i đ ẩ u M ụ c lụ c Chương Ị C Á C Đ Ặ C TRƯNG VÀ TÍNH C H A T c BÂN C Ủ A H Ạ T NHÂN 1.1 T ó m tắt vật lý nguyên tử 1.1.1 Nguyên lử hydrogen ỉ 1.2 C c nguyên tử kim lọai kiềm ỉ M om en lừ electron hiệu ứng Z eem an 1.1.4 Spin electron cấu tao bội vạch quang phổ 1.1.5 Quy luât phân bỏ'các electron quỹ d o thông tuần hoàn M e n d ele ev 11 11 II 14 18 20 22 1.2 C c hal nhân dồng vị, đồng khối đồng khối gương 1.2.1 C c thành phần CƯ hạt nhân 1.2.2 C c hal nhân dồng vị 1.2.3 C c hạ! nhán dồng khối 1.2.4 C c hại nhân đồng khối gương 1.3 Kích thước hình dạng hạl nhân 1.3.1 Kích thước hạl nhán 1.3.2 Hình dạn g hạl nhán 1.4 N ăng lượng liên kết hạt nhân 1.4.1 Đơn vị đo khối lượng năn g lương 1.4.2 Độ hụt khôi lượng liên kết 1.4.3 Năng lương lién kếl riêng 24 24 24 26 27 27 27 30 32 32 32 33 1.4.4 Nãng lượng tách c ác hai khỏi hạt nhân 1.4.5 C ôn g ihức bán thực nghiệm nảng lương liên kết 1.5 Spin m om en từ hạt nhản 1.5.1 Spin hạt nhãn 1.5.2 M om en từ hạt nhân 1.5.3 C c quy luât thực nghiệm rút từ nghiên cứu momen từ hạt nh ân 34 34 36 36 37 M om en tứ cực d iệ n hạt nhân 1.6.1 M om en tứ cực nội Q„ m om en tứ cực ngoại Q 1.6.2 X ác định Ihực nghiệm m om en tứ cực 41 41 43 1.7 Độ c h ỉ n lẻ 45 41 1.8 Spin dồng vị 1.9 C c loai cương lác lực hạt nhân 1.9.1 T ổn g quan vẻ c ác loại tương lác 1.9.2 C c tính chất lực hạt nhân 1.10 Bài tập 1.10.1 C ác lập ví du 1.10.2 C c hài lập lự giải Chương C Ấ C M Ẫ U IIẠT NHẢN Sư cần ihiết c ủ a m ẩu hạl nhãn 2.1.1 Lý xuâl hiộn c ác m ẩu hal nhân 2.1.2 Phân loại c ác m ẫu hạl nhân 2.2 Mầu gioi chãi lòng 51 57 ĨV 59 60 61 2.2.1 C MÌ xãy dựng m àu giọt chất long 2.2.2 Năng lương liên kết hal nhân 2.2.3 Khối lư