 |
Астронет: М. Ю. Хлопов, "Физика Космоса", 1986 Ядро атомное http://variable-stars.ru/db/msg/1189980 |
Ядро атомное
Атом всякого элемента состоит из Я.а., содержащего осн. долю массы атома, и электронной оболочки. У атома водорода Я.а. представляет собой элементарную частицу протон, у всех остальных элементов Я.а. состоит из нуклонов - протонов и нейтронов. Осн. характеристиками Я.а. служат массовое число A, равное общему числу нуклонов, и положит. электрич. заряд Z, равный числу протонов (если заряд выражать в ед. электронного заряда. Число нейтронов N=A-Z. Число Z определяет атомный номер элемента (его место в периодич. системе элементов Менделеева). Я.а. с одинаковыми Z, но различными A наз. изотопами (напр., изотопами явл. водород, дейтерий и тритий с Z=1). Я.а. с одинаковыми A, но различными Z, напр. 3He и 3H, наз. изобарами. Все разновидности Я.а. наз. нуклидами. Я.а. приинято представлять хим. символами соответствующих элементов с двумя численными индексами, верхний из к-рых указывает массовое число, а нижний - атомный номер (заряд ядра). Индексы эти принято писать слева от символа элемента, напр., 42He. Нижний индекс часто опускают, т.к. хим. символ (соответствующий элементу с определенным порядковым номером в таблице Менделеева) сам по себе уже указывает заряд ядра.
Протоны и нейтроны в Я.а. связаны ядерными силами.
Радиус действия ядерных сил имеет тот же порядок величины, что и размеры Я.а. (~
10-13
см). Плотность вещества Я.а. ~ 1014 г/см3.
Наряду с ядерными силами, связывающими нуклоны в ядро, между протонами действуют
электрические силы отталкивания. Они малы в легких ядрах и значительны в тяжелых
(с большим числом протонов). Ядра характеризуются энергией
связи 
, равной по абс. величине 
, где 
- дефект
массы.
Ср. энергия связи на нуклон для средних и тяжелых ядер составляет 7-8 МэВ. При этом
энергия, необходимая для отделения одного нуклона от Я.а., меняется от 4 до 11-14
МэВ и
обнаруживает заметную периодичность: ядра с числом нейтронов (или протонов) 2, 8,
20, 28, 50, 82, 126 имеют наибольшую энергию связи, наиболее устойчивы в ядерных
реакциях,
наиболее распространены в природе. Их наз. магическими
ядрами. Существование магических атомных ядер нащло объяснение в оболочечной
модели ядер, основанной на квантовой теории движения нуклонов в ядре.
Я.а., подобно элементарным частицам, обладает собств. моментом количества движения - спином, значение к-рого может быть целочисленным (в частности, нулем) - при четном A, или полуцелым - при нечетном A, и магн. моментом. Взаимодействием магн. момента ядра с магн. полем электронов атома объясняется т.н. сверхтонкая структура линий атомных спектров (расщепление линий на ряд очень близко расположенных компонентов, см. Уровни энергии).
Все Я.а. делятся на стабильные и нестабильные (радиоактивные). Нестабильные Я.а.
характеризуются временем жизни или периодом
полураспада.
Для разных ядер возможны 
- и 
-распады, K-захват,
-распад, спонтанное деление. Возбуженные Я.а., получившие
дополнительную энергию в результате, напр., столкновения с др. частицами, в ряде
случаев приобретают способность к распаду. Столкновение легких ядер, обладающих достаточной
энергией для преодоления действующих между ними сил электрич. отталкивания (кулоновского
барьера), может привести к слиянию ядер и выделению значительной энергии (см. Ядерные реакции). Реакции слияния ядер (синтеза новых ядер) играют важнейшую
роль как источники энергии звезд. Ядерные реакции на ранних стадиях эволюции Вселенной,
а затем в звездах и космич. среде положены в основу совр. теории происхождения химических элементов.
(М.Ю. Хлопов)