Budowa atomu - siły jądrowe

Dotąd:siły grawitacyjne F ~ 1/r2, słabesiła Coulomba F ~ 1/r2, znacznie silniejsze

Teraz siły jądrowe F ~ krótkozasięgowe, b. duże(ciąg dalszy F ~ r?, kwarki)

Dlaczego musimy wprowadzić siły jądrowe:bo jak wyjaśnić trwałość jądra helu? (i reszty tablicy układu okresowego pierwiastków)

m(p)=m(n)=1830m(e)p

n F(pp)=F(np)=F(nn)e

Budowa atomu – notacja (Z, M)

Nr nazwa M mZ=p=1 1H1 n=0 wodór 1 1,00783

(n 1 1,00867)p stabilny?, n: 25min

(1/6700) 1H2 n=1 deuter 2 2,01410 (ślad) 1H3 n=2 tryt 3 3,01605Z=p=2 2He3 n=1 hel-3 3 3,01603

2He4 n=2 hel 4 4,00260 (cząstka α to He++)

Budowa atomu – notacja (Z, M)

Nr nazwa M m2He5 n=3 5 5,0122?

Z=p=3 3Li6 n=3 lit 6 6,01703Z=p=6 6C12 n=6 węgiel 12 12

6C14 n=8 węgiel 14 14,00324 (definicja, 1jam=masa(węgiel)/12=931.5MeV, E=mc2) (C14 promieniotwórczy, datowanie)...Z=p=92 92U235 T=0,102·1010 lat 0,7%Z=p=92 92U238 T=0,652·1010 lat 99,3% wiek Ziemi 10·109 lat, (Wszechświata 15·109 lat)

Energia reakcji jądrowych

energia wiązania (około 8MeV)E(He4)=E(n)+E(n)+E(p)+E(p)-Q/44,0026=2·1,00867+2·1,00783 – 0,0304·931,5MeV

fuzja, próg reakcjiH2 + H2 He3 + n + 3,24MeV2,01410+2,01410 3,01605+1,00867+0,00348·931,5MeVH2 + H2 He4 + 23,8MeV2,01410+2,01410 4,0026 +0,0256·931,5MeV

rozszczepienie92U235 + 0n1 n + n + 54Xe140 + 38Sr94 + 200MeV

Rozpad promieniotwórczy

promieniotwórczość naturalna, 4 rodziny promieniotwórcze

4n+3: 92U235 (0,102·1010 lat) 2α4 + 90Th*231+Q

4n+2: 92U238(0,652·1010 lat) 2α4 + 90Th*234+4,25MeV

4n+1: 93Np237(0,0003·1010 lat)4n+0: 90Th232(2·1010 lat)

prawo rozpadu promieniotwórczego

teNtN 0)(

2log

T

Promieniowanie α,β,γ

Z M energia uwagi α +2 4 monoenergetyczne β+ +1 0 0..max neutrino ν β- -1 0 0..max neutrino ν elektron? γ 0 0 monoenergetyczne pochłanianie promieniowania γ

μ(E) = μf + μc + μp

μf maleje z E

μc wolniejsze malenie

μp próg E=2mc2 = 1,02MeV

xeIxI 0)(

Schemat rozpadu cezu – promieniowanie γ

55Cs137 (8%) β(1,18MeV) + 56Ba13755Cs137 (92%)β(0,52MeV) + 56Ba*137

56Ba*137 γ(0,66MeV) + 56Ba137