Физика. 11 класс

Ядерная физика изучает атомные ядра. Протон и нейтрон являются двумя разными состояниями одной и той же частицы — нуклона.

Число протонов в ядре называется атомным номером  и обозначается буквой Z. Общее число нуклонов называется массовым числом и обозначается буквой A. Число нейтронов в ядре N= A - Z.

Ядерные силы — короткодействующие силы притяжения действуют только между данным нуклоном и его непосредственными соседями.

Ядерная реакция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, который может сопровождаться изменением состава и строения ядра.

Энергией реакции  называется разность энергий покоя начального и конечного состояний частиц, участвующих в реакции. Ядерные реакции, происходящие с выделением энергии , называются экзоэнергетическими, а поглощением энергии , — эндоэнергетическими. Энергия, высвобождающаяся при ядерной реакции, называется  энергетическим выходом ядерной реакции.

Под энергией связи атомных ядер понимается энергия, необходимая для разделения ядра на отдельные нуклоны:

Дефект массы ядра — разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:

Характеристикой прочности (связанности) ядер служит удельная энергия связи ε ядра, т.е. энергия связи, приходящаяся на один нуклон:

Радиоактивность — явление самопроизвольного превращения ядер, сопровождающееся испусканием частиц, или ядер и коротковолнового электромагнитного излучения.

Радиоактивные превращения ядер, как правило сопровождаются испусканием α - и частиц и γ - излучения.

При α - распаде продуктом распада оказывается изотоп с числом протонов Z-2 с испусканием α - частицы:

При β^- - распаде образуется  изотоп c атомным номером Z+1:

Испускание γ-излучения не приводит к превращениям элементов:

Закон радиоактивного распада:

Цепной реакцией называется процесс, в котором продукты определенной реакции вызывают последующие реакции такого же типа.

Критической массой называется минимальная масса ядерного горючего, необходимая для поддержания цепной реакции.

Ядерным реактором называется устройство, в котором может происходить самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция деления ядер тяжелых элементов под действием нейтронов.

Одним из видов ядерных реакций являются реакции синтеза легких ядер, эффективно протекающие при сверхвысоких температурах  и самоподдерживающиеся за счет значительного выделения в них энергии. Такие реакции названы термоядерными.

Ионизирующим называют такой вид излучения, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации ее атомов и молекул.

Количество энергии, переданной единице массы вещества ионизирующим излучением, называется дозой.

Приборы для регистрации ионизирующих излучений называют детекторами.

Элементарные частицы — первичные, неразложимые далее частицы, которые нельзя считать соединением других частиц, существующих в свободном состоянии. Основными характеристиками элементарных частиц являются их масса, электрический заряд, среднее время жизни, спин.

Для всех элементарных частиц характерна способность испускаться и поглощаться (рождаться и уничтожаться) при взаимодействии с другими частицами. Различают четыре типа фундаментальных взаимодействий:

гравитационное; электромагнитное; сильное; слабое.

Механизм всех взаимодействий — обменный, т. е. взаимодействие между двумя частицами осуществляется в результате их обмена промежуточной частицей-переносчиком взаимодействия.

Электромагнитное взаимодействие характерно для всех частиц, обладающих электрическим зарядом. Квант электромагнитного поля — фотон.

Сильное взаимодействие () свойственно адронам. Частицы, переносящие сильное взаимодействие, получили название глюоны.

Слабое взаимодействие () характерно для любых элементарных частиц. Переносчиками слабого взаимодействия между лептонами и кварками являются бозоны W^±, .

Каждой элементарной частице соответствует своя античастица.

Общее число элементарных частиц вместе с античастицами в настоящее время – около 500.

Известно 36 кварков и антикварков, 8 глюонов, 12 лептонов W^±,-частицы и фотон, т.е. число фундаментальных элементарных частиц оказывается равным 60.

В микромире выполняются фундаментальные законы сохранения энергии, импульса и зарядов.