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

Bμi giảng Vật lý đại cươngTác giả: PGS.. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Bách khoa Hμ nội... Tự đọc về Cấu tạo vμ Các tính chất cơ bảncủa hạt nhân nguyên tử: Khối lượng, cá

Bμi giảng Vật lý đại cương

Tác giả: PGS TS Đỗ Ngọc Uấn

Viện Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Bách khoa Hμ nội

Ch−¬ng 8 VËt lý h¹t nh©n

Tự đọc về Cấu tạo vμ Các tính chất cơ bản

của hạt nhân nguyên tử: Khối lượng, các nuclon

# Kích thước hạt nhân: R=r0.A1/3m

r0=(1,2-1,5) 10-15m gọi lμ bán kính điện

# Spin hạt nhân: | r Ji | = j ( j + 1 ) h

# Lực hạt nhân, năng lượng liên kết

# Phóng xạ: Hiện tượng, định luật, đo lường, an toμn phóng xạ, phóng xạ nhân tạo

# Tương tác hạt nhân

• Các tính chất cơ bản của hạt

nhân nguyên tử

Proton (p) mp=1,007825u, ep=1,6.10-19C

Nơtron (n) mn=1,008665u, Không có điện tích

Số khối A=N+Z Z -Số p, N- Số n -> Số

nuclon

Hạt nhân đồng vị: Cùng Z khác N

Đồng vị của hydro

p

1 H1

p n

1 H2

p

1 H3

u=1,66.10-17kg

Đồng khối: Cùng A khác Z 60 cặp

16S36 18Ar36 51Sb123 52Te123

Hạt nhân gương: Số p của hạt nμy bằng số

1 H3

p n

2 He3

p

• Kích thước hạt nhân

Khảo sát bằng tán xạ nơtron 20-50eV: R~10-14m

đối với Pb, U; R~6.10-15m đối với Fe

Bằng phản ứng hạt nhân với hạt tích điện:(lực

đẩy culông) R=1,4.10-15.A1/3m

So s¸nh liªn kÕt c¸c h¹t nh©n g−¬ng: n¨ng l−îng

do proton cao h¬n n¬tron vμ lùc ®Èy cul«ng

0

2

4

1 R

Ze 5

6

-15.A1/3m

KÕt qu¶ tæng hîp: R=r0.A1/3m

r0=(1,2-1,5) 10-15m gäi lμ b¸n kÝnh ®iÖn

Khèi l−îng riªng cña

h¹t nh©n:

3 17

3

p

m / kg

10 3

/ R 4

A

m

= π

= ρ

Spin h¹t nh©n : C¸c nuclon cã momen spin vμ orbital

i i

J r r

r

+

=

Cña nuclon thø i Cña c¶ h¹t nh©n: = ∑

i

i

J

r

h

r

) 1 j

( j

|

J

| i = + A ch½n j=0,1, 2, 3 A lÎ j=1/2, 3/2, 5/2 sè LT

spin HN

• Mômen từ hạt nhân do mômen

từ của các nuclon tạo thμnh

∑

∑

=

i

n S

z

i

P S

z

i

P

r r

r

điện tích nên không

có mômen từ orbital

T / J 10

05 ,

5 m

2

P

ư

=

=

Magneton hạt nhân-đơn vị

mômen từ hạt nhân

Mômen từ hạt nhân = 1000-1 mômen từ điện tử Cộng hưởng từ hạt nhân ứng dụng trong khám

bệnh

•T/C bão hoμ: chỉ với nuclon cạnh

• Lực trao đổi mezon π có khối lượng 200-300

me, Có 3 loại: π+ π0 π

-• Phụ thuộc vμo định hướng của spin hạt nhân

• Tác dụng gần 10-15m

• Không phụ thuộc vμo điện tích

Lực hạt nhân:

nuclon nuclon

π

π

• Khèi l−îng, n¨ng l−îng liªn kÕt h¹t nh©n

§¬n vÞ khèi l−îng u=mC12 /12 = 1,66.10-27kg

uc2=931,44MeV

§é hôt khèi: ΔM=Zmp+(A-Z)mn-M

N¨ng l−îng liªn kÕt WLK= ΔM.C2

8

N¨ng l−îng liªn kÕt riªng ε= WLK/A

A

ε MeV

40 120 140 1

He •1H2 -> 1H3 -> 2He4:

1,1 ->2,8->7MeV

• 120->240: 8MeV->7MeV

• 40 -> 140: 8MeV-8,6MeV

• Phóng xạ: α β+ β- γ Không bền vững -> Bền vững

0 M

) M M

(

−

W= ΔM.C2 thμnh 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=λNdt -dN/N= λdt

N=N0e- λt =>N0/2= N0e- λT1/2

T1/2=ln2/ λ

t

N

N0/2

T1/2

H=λN độ phóng xạ =

số phân rã trong 1s