Читать онлайн «Методические указания к решению задач по курсу общей физики. Раздел «Физика атомного ядра и элементарных частиц»»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Л. К. Мартинсон, Е. В. Смирнов МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ. РАЗДЕЛ «ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ» Под редакцией А. Н. Морозова Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2006 УДК 539. 12(076) ББК 22. 382 М25 Рецензенты: Д. В. Креопалов, А. Д. Смирнов Мартинсон Л. К. , Смирнов Е. В. М25 Методические указания к решению задач по курсу общей физики. Раздел «Физика атомного ядра и элементарных частиц» / Под ред. А. Н. Морозова. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 35 с. : ил. Дан краткий обзор основных понятий и соотношений теории, не- обходимых для решения задач по разделу «Физика атомного ядра и элементарных частиц». Изложена методика решения типовых задач. Для студентов II курса всех специальностей. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 6 назв. УДК 539. 12(076) ББК 22. 382  МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006  1. СТРУКТУРА АТОМНОГО ЯДРА Состав атомного ядра. Как известно, основная масса атома со- средоточена в плотном ядре, размеры которого составляют порядка 10−15 м, т. е. примерно стотысячную часть ( 10−5 ) от размеров са- мого атома. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, эти частицы называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро). Массы протона p и нейтрона n лишь незначительно отличаются друг от друга: масса протона m p = 1,67265 ⋅ 10−27 кг, а масса нейтро- на mn = 1,67495 ⋅ 10−27 кг. В ядерной физике и физике элементарных частиц принято выражать массу в электронвольтах, т. е. вместо массы частицы m0 приводить значение ее энергии покоя m0 c 2 . В этих еди- ницах масса протона составляет m p = 938, 2797 МэВ, а масса ней- трона mn = 939 ,5731 МэВ. Протон обладает электрическим зарядом, равным + e, нейтрон является электрически нейтральной частицей. Ядро обозначают символом ZA X, где X – химический символ данного элемента; A – массовое число, равное суммарному числу протонов и нейтронов; Z – зарядовое число, равное числу прото- нов в ядре. Таким образом, заряд ядра равен Ze, а число нейтро- нов в нем равно A − Z . Нуклоны в ядре связаны посредством сильного взаимодейст- вия – наиболее интенсивного взаимодействия, существующего в природе. Интенсивностью это взаимодействие значительно пре- восходит электромагнитное, поэтому ядерные силы удерживают нуклоны в ядре, несмотря на мощное кулоновское отталкивание между протонами. Опыт показывает, что ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости: силы, действующие между двумя протонами, между протоном и нейтроном или между двумя нейтронами, практически не зависят от электрических зарядов взаимодействующих нуклонов. Ядерные силы являются коротко- действующими, радиус их действия составляет порядка 10−15 м. Размер ядра зависит от числа содержащихся в нем нуклонов.