질량 결함 및 핵 결합 에너지. 원자핵

원자핵의 핵자는 핵력에 의해 함께 묶여 있습니다. 따라서 핵을 개별 양성자와 중성자로 나누기 위해서는 많은 에너지를 소비해야 합니다. 이 에너지를 핵의 결합 에너지라고 합니다.

자유 양성자와 중성자가 결합하여 핵을 형성할 때 동일한 양의 에너지가 방출됩니다. 따라서 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 질량은 원자핵자유 양성자와 중성자 질량의 합보다 작아야 합니다. 에너지에 해당하는 이 질량 차이 Δm 핵심 커뮤니케이션Esv는 아인슈타인 관계에 의해 결정됩니다.

Eb = с 2 Δm. (37.1)

원자핵의 결합 에너지는 너무 커서 이 질량 차이를 직접 측정할 수 있습니다. 질량 분광기의 도움으로 이러한 질량 차이는 실제로 모든 원자핵에서 발견되었습니다.

자유 양성자와 중성자 중 핵을 이루는 나머지 질량의 합과 핵의 질량의 차이를 핵의 질량결함이라고 한다. 결합 에너지는 일반적으로 메가전자볼트(MeV)로 표시됩니다(1MeV=106eV). 원자 질량 단위(a.m.u.)는 1.66 * 10 -27 kg이므로 이에 해당하는 에너지를 결정할 수 있습니다.

E \u003d mc 2, E amu \u003d 1.66 * 10 -27 * 9 * 10 16 J,

E amu = (1.66 * 10 -27 * 9 * 10 16 J) / (1.6 * 10 -13 J / MeV) = 931.4 MeV.

결합 에너지는 핵분열 반응의 에너지 균형에서 직접 측정할 수 있습니다. 따라서, 중수소의 결합 에너지는 γ-양자에 의해 분할되는 동안 처음으로 결정되었습니다. 그러나 식 (37.1)에서 결합 에너지는 질량 분광기의 도움으로 훨씬 더 정확하게 결정동위원소의 질량은 10 -4%의 정확도로 측정할 수 있습니다.

예를 들어 헬륨 핵 4 2 He(α-입자)의 결합 에너지를 계산해 보겠습니다. 원자 단위의 질량은 M(4 2 He) = 4.001523입니다. 양성자 질량 mр=1.007276, 중성자 질량 mn=1.008665. 따라서 헬륨 핵의 질량 결함

Δm \u003d 2 / mp + 2mn - M (4 2 He),

Δm \u003d 2 * 1.007276 + 2 * 1.008665-4.001523 \u003d 0.030359.

곱하기E a.u.m = 931.4 MeV, 우리는

Eb = 0.030359 * 931.4 MeV ≈ 28.3 MeV.

질량분석기를 이용하여 모든 동위원소의 질량을 측정하고 핵의 질량결함과 결합에너지를 측정하였다. 일부 동위 원소의 핵 결합 에너지는 표에 나와 있습니다. 37.1. 이러한 표의 도움으로 핵 반응의 에너지 계산이 수행됩니다.

핵과 입자의 총 질량이 임의의 경우 핵반응, 초기 핵과 입자의 총 질량보다 작으면 이러한 반응에서 질량 감소에 해당하는 에너지가 방출됩니다. 총 양성자 수와 총 중성자 수가 보존될 때 총 질량이 감소한다는 것은 반응의 결과로 총 질량 결함이 증가하고 새로운 핵에 있는 핵자 사이에 훨씬 더 강하게 결합되어 있다는 것을 의미합니다. 원래 핵에서.방출된 에너지는 형성된 핵의 총 결합 에너지와 원래 핵의 총 결합 에너지의 차이와 같으며, 총 질량의 변화를 계산하지 않고 표를 사용하여 찾을 수 있습니다. 이 에너지는 다음으로 방출될 수 있습니다. 환경핵과 입자의 운동 에너지 형태 또는 γ-양자 형태. 에너지 방출을 동반하는 반응의 예는 임의의 자발적 반응입니다.

라듐을 라돈으로 변환하는 핵 반응의 에너지 계산을 수행해 보겠습니다.

226 88 라 → 222 86 Rn + 4 2 He.

원래 핵의 결합 에너지는 1731.6 MeV이고(표 37.1), 형성된 핵의 총 결합 에너지는 1708.2 + 28.3 = 1736.5 MeV로 원래 핵의 결합 에너지보다 4.9 MeV 더 큽니다.

결과적으로, 이 반응은 주로 α-입자의 운동 에너지인 4.9 MeV의 에너지를 방출합니다.

반응의 결과 핵과 입자가 형성되고 그 총 질량이 초기 핵과 입자의 질량보다 크면 이러한 반응은 이러한 질량 증가에 해당하는 에너지 흡수로만 진행될 수 있으며 결코 자발적으로 발생하지 않습니다. 흡수된 에너지의 양은 초기 핵의 총 결합 에너지와 반응에서 형성된 핵의 총 결합 에너지의 차이와 같습니다.이러한 방식으로 이러한 종류의 반응을 수행하기 위해 입자 또는 다른 핵이 대상 핵과 충돌할 때 어떤 운동 에너지를 가져야 하는지 계산하거나 분할에 필요한 γ-양자 값을 계산할 수 있습니다. 핵의.

따라서, 이 반응에서 중수소의 분할에 필요한 γ-양자의 최소값은 중수소의 결합 에너지 2.2 MeV와 같습니다.

2 1 H + γ → 1 1 H + 0 n 1

자유 양성자와 중성자가 형성됩니다(Eb = 0).

이러한 종류의 이론 계산이 실험 결과와 잘 일치하면 원자핵 질량의 결함에 대한 위의 설명이 정확함을 보여주고 상대성 이론, 질량과 에너지의 비례성 이론에 의해 확립된 원리를 확인합니다.

반응에 주목해야 한다. 소립자의 변형(예: β-붕괴)이 발생하고 방출도 동반됩니다.또는 입자의 총 질량 변화에 해당하는 에너지 흡수.

핵의 중요한 특성은 핵당 핵의 평균 결합 에너지 Eb/A이다(표 37.1). 크기가 클수록 핵자가 상호 연결되어 더 강할수록 핵이 더 강해집니다. 테이블에서. 37.1은 대부분의 핵에 대해 Eb/A 값이 핵자당 약 8MeV이고 매우 가볍고 무거운 핵에 대해 감소한다는 것을 보여줍니다. 가벼운 핵 중에서 헬륨 핵이 눈에 띈다.

핵 A의 질량 수에 대한 Eb/A 값의 의존성은 그림 1에 나와 있습니다. 37.12. 가벼운 핵에서 많은 부분의 핵자가 결합을 완전히 사용하지 않는 핵 표면에 위치하며 Eb/A 값은 작습니다. 핵의 질량이 증가함에 따라 표면 대 부피의 비율은 감소하고 표면에 위치한 핵자의 비율은 감소합니다.. 따라서 Eb/A가 커집니다. 그러나 핵 내 핵자의 수가 증가할수록 양성자 사이의 쿨롱 척력이 증가하여 핵 내 결합이 약해지고 무거운 핵에 대한 Eb/A 값이 감소합니다. 따라서 Eb/A의 값은 중간 질량의 코어(A = 50-60에서)에 대해 최대이므로 가장 큰 강도로 구별됩니다.

이것은 의미한다 중요한 결론. 무거운 핵이 두 개의 중간 핵으로 분열하는 반응과 두 개의 가벼운 핵에서 중간 또는 가벼운 핵의 합성에서 초기 것보다 강한 핵이 얻어집니다(Eb/A의 값이 더 큼) . 이것은 그러한 반응 동안 에너지가 방출된다는 것을 의미합니다.이것은 핵 융합에서 무거운 핵과 열핵 에너지의 분열에서 원자 에너지를 얻는 기초입니다.

원자핵의 핵자는 핵력에 의해 함께 묶여 있습니다. 따라서 핵을 개별 양성자와 중성자로 나누기 위해서는 많은 에너지를 소비해야 합니다. 이 에너지를 핵의 결합 에너지라고 합니다.

자유 양성자와 중성자가 결합하여 핵을 형성할 때 동일한 양의 에너지가 방출됩니다. 따라서 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 원자핵의 질량은 원자핵을 구성하는 자유 양성자와 중성자의 질량의 합보다 작아야 합니다. 핵의 결합 에너지에 해당하는 이 질량 차이는 아인슈타인 관계(§ 36.7)에 의해 결정됩니다.

자유 양성자와 중성자 중 핵을 이루는 나머지 질량의 합과 핵의 질량의 차이를 핵의 질량결함이라고 한다.

결합 에너지는 일반적으로 메가전자볼트(MeV)로 표시됩니다. 원자 질량 단위(a.m.u.)는 kg과 같으므로 이에 해당하는 에너지를 결정할 수 있습니다.

결합 에너지는 핵분열 반응의 에너지 균형에서 직접 측정할 수 있습니다. 따라서, y-양자에 의해 분할되는 동안 중수소의 결합 에너지가 처음으로 결정되었습니다. 그러나 식 (37.1)에서 질량 분광기의 도움으로 의 정확도로 동위원소의 질량을 측정할 수 있기 때문에 결합 에너지를 훨씬 더 정확하게 결정할 수 있습니다.

예를 들어 헬륨 핵의 결합 에너지를 계산해보자 원자 단위의 질량은 양성자의 질량 및 중성자의 질량과 같습니다. 따라서 헬륨 핵의 질량 결함

MeV를 곱하면 다음을 얻습니다.

표 37.1. (스캔 참조) 원자핵의 결합 에너지

어떤 핵 반응에서 형성된 핵과 입자의 총 질량이 초기 핵과 입자의 총 질량보다 작으면 이러한 질량 감소에 해당하는 에너지가 그러한 반응에서 방출됩니다. 총 양성자 수와 총 중성자 수가 보존될 때 총 질량이 감소한다는 것은 반응의 결과로 총 질량 결함이 증가하고 새로운 핵에 있는 핵자 사이에 훨씬 더 강하게 결합되어 있다는 것을 의미합니다. 원래 핵에서. 방출된 에너지는 형성된 핵의 총 결합 에너지와 원래 핵의 총 결합 에너지의 차이와 같으며, 총 질량의 변화를 계산하지 않고 표를 사용하여 찾을 수 있습니다. 이 에너지는 핵과 입자의 운동 에너지 형태 또는 y-양자 형태로 환경으로 방출될 수 있습니다. 에너지 방출을 동반하는 반응의 예는 임의의 자발적 반응입니다.

라듐을 라돈으로 변환하는 핵 반응의 에너지 계산을 수행해 보겠습니다.

원래 핵의 결합 에너지는 1731.6 MeV(표 37.1)이고 형성된 핵의 총 결합 에너지는 MeV와 같으며 원래 핵의 결합 에너지보다 4.9 MeV 큽니다.

결과적으로, 이 반응에서 4.9 MeV의 에너지가 방출되는데, 이는 주로 a-입자의 운동 에너지를 구성한다.

반응의 결과 핵과 입자가 형성되고 그 총 질량이 초기 핵과 입자의 질량보다 크면 이러한 반응은 이러한 질량 증가에 해당하는 에너지 흡수로만 진행될 수 있으며 결코 자발적으로 발생하지 않습니다. 흡수된 에너지의 양은 초기 핵의 총 결합 에너지와 반응에서 형성된 핵의 총 결합 에너지의 차이와 같습니다. 이러한 방식으로, 이러한 종류의 반응을 수행하기 위해 입자 또는 다른 핵이 표적 핵과 충돌할 때 가져야 하는 운동 에너지를 계산하거나 핵의 분할에 필요한 -양자 값을 계산할 수 있습니다.

따라서, 중수소의 분할에 필요한 -양자의 최소값은 중수소의 결합 에너지 2.2 MeV와 같습니다.

이 반응에서:

자유 양성자와 중성자가 형성된다.

이러한 종류의 이론적 계산과 실험 결과의 좋은 일치는 원자핵 질량의 결함에 대한 위 설명의 정확성을 보여주고 상대성 이론에 의해 확립된 질량과 에너지의 비례 원리를 확인합니다.

소립자의 변형(예: -붕괴)이 일어나는 반응은 또한 입자의 총 질량 변화에 상응하는 에너지의 방출 또는 흡수를 동반한다는 점에 유의해야 합니다.

핵의 중요한 특성은 핵자당 핵의 평균 결합 에너지이다(표 37.1). 크기가 클수록 핵자가 상호 연결되어 더 강할수록 핵이 더 강해집니다. 테이블에서. 37.1은 대부분의 핵에 대해 값이 약 8 MeV임을 보여줍니다. 매우 가볍고 무거운 핵의 경우 핵자 및 감소합니다. 가벼운 핵 중에서 헬륨 핵이 눈에 띈다.

핵 A의 질량 수에 대한 값의 의존성은 그림 1에 나와 있습니다. 37.12. 가벼운 핵에서 핵자의 많은 부분이 결합을 완전히 사용하지 않는 핵 표면에 위치하며 값은 작습니다. 핵의 질량이 증가함에 따라 표면 대 부피의 비율은 감소하고 표면에 위치한 핵자의 비율은 감소합니다. 따라서 성장하고 있습니다. 그러나 핵 내 핵자의 수가 증가할수록 양성자 사이의 쿨롱 척력이 증가하여 핵의 결합이 약해지고 무거운 핵의 크기가 감소합니다. 따라서 값은 중간 질량의 핵에 대해 최대입니다(따라서 가장 큰 강도로 구별됩니다.

여기서 중요한 결론이 나옵니다. 무거운 핵이 두 개의 중간 핵으로 분열하는 반응과 두 개의 가벼운 핵에서 중간 또는 가벼운 핵의 합성에서 원래의 것보다 더 강한 핵이 얻어집니다 (더 큰 값. 이것은 에너지를 의미합니다 이러한 반응 중에 방출됩니다. 이것은 무거운 핵(§ 39.2)의 분열 중 원자 에너지의 생성과 핵의 융합(§ 39.6)에서 열핵 에너지를 기반으로 합니다.

핵 내부의 핵자는 핵력에 의해 함께 유지됩니다. 그들은 특정 에너지에 의해 유지됩니다. 이 에너지를 직접 측정하는 것은 상당히 어렵지만 간접적으로 수행할 수 있습니다. 핵에서 핵자 결합을 끊는 데 필요한 에너지가 핵자를 함께 유지하는 에너지보다 크거나 같을 것이라고 가정하는 것이 논리적입니다.

구속력 있는 에너지와 원자력

이 적용된 에너지는 이미 측정하기가 더 쉽습니다. 이 값이 핵 내부에 핵자를 유지하는 에너지 값을 매우 정확하게 반영한다는 것은 분명합니다. 따라서 핵을 개별 핵자로 분할하는 데 필요한 최소 에너지를 핵 결합 에너지.

질량과 에너지의 관계

우리는 모든 에너지가 신체의 질량에 정비례한다는 것을 알고 있습니다. 따라서 핵의 결합 에너지도 이 핵을 구성하는 입자의 질량에 의존하는 것은 당연하다. 이 관계는 1905년 Albert Einstein에 의해 확립되었습니다. 질량과 에너지 관계의 법칙이라고 합니다. 이 법칙에 따라 입자 시스템의 내부 에너지 또는 나머지 에너지는 이 시스템을 구성하는 입자의 질량에 정비례합니다.

여기서 E는 에너지, m은 질량,
c는 진공에서 빛의 속도입니다.

질량 결함 효과

이제 우리가 원자의 핵을 구성하는 핵자로 분해했거나 핵에서 특정 수의 핵자를 취했다고 가정합니다. 우리는 일을 하면서 핵력을 극복하는 데 약간의 에너지를 쏟았습니다. 역 과정의 경우 - 핵의 융합 또는 이미 존재하는 핵에 핵자를 추가하면 반대로 보존 법칙에 따라 에너지가 방출됩니다. 어떤 과정으로 인해 입자 시스템의 나머지 에너지가 변경되면 그에 따라 질량이 변경됩니다. 이 경우의 공식 다음과 같을 것입니다:

∆m=(∆E_0)/c^2또는 ∆E_0=∆mc^2,

여기서 ∆E_0은 입자 시스템의 나머지 에너지 변화,
∆m은 입자 질량의 변화입니다.

예를 들어, 핵자 융합과 핵 형성의 경우 우리는 에너지를 방출하고 핵자의 총 질량을 줄입니다. 질량과 에너지는 방출된 광자에 의해 운반됩니다. 이것이 질량 결함 효과입니다.. 핵의 질량은 항상 이 핵을 구성하는 핵자의 질량의 합보다 작습니다. 질량 결함은 수치적으로 다음과 같이 표현됩니다.

∆m=(Zm_p+Nm_n)-M_i,

여기서 M_m은 핵의 질량이고,
Z는 핵의 양성자 수,
N은 핵의 중성자 수,
m_p는 자유 양성자 질량,
m_n은 자유 중성자의 질량입니다.

위의 두 식에서 ∆m 값은 핵이 파열 또는 융합하여 에너지가 변할 때 핵을 구성하는 입자의 총 질량이 변하는 값이다. 합성의 경우 이 양이 질량 결함이 됩니다.

매개변수 이름	의미
기사 주제:	질량 결함 및 핵 결합 에너지
루브릭(주제 카테고리)	라디오

연구에 따르면 원자핵은 안정적인 형성입니다. 이것은 핵의 핵자 사이에 특정 연결이 있음을 의미합니다.

핵의 질량은 다음을 사용하여 매우 정확하게 결정할 수 있습니다. 질량 분석기 -전기장과 자기장을 사용하여 특정 전하가 다른 하전 입자(보통 이온) 빔을 분리하는 측정 장비 질문/티.질량 분석 측정은 다음을 보여주었습니다. 핵의 질량은 구성하는 핵자의 질량의 합보다 작습니다.그러나 질량의 변화(§ 40 참조)는 에너지의 변화와 일치해야 하므로 결과적으로 핵이 형성되는 동안 특정 에너지가 방출되어야 합니다. 그 반대도 에너지 보존 법칙에서 나옵니다. 핵을 구성 요소로 나누려면 같은 양의 에너지를 소비하는 것이 매우 중요합니다. ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ는 형성 중에 방출됩니다. 소비하는 데 매우 중요한 에너지입니다. 핵을 개별 핵자로 분할하려면 다음을 호출하는 것이 일반적입니다. 핵 결합 에너지(§ 40 참조).

식 (40.9)에 따르면, 핵자와 핵의 결합 에너지는

동부 표준시 = [Zmp +(ㅏ–지)m n–나는] 씨 2 , (252.1)

어디 엠피, m n, 나는는 각각 양성자, 중성자 및 핵의 질량입니다. 테이블은 일반적으로 질량을 제공하지 않습니다. 나는핵과 질량 티원자. 따라서 핵의 결합 에너지 공식은 다음과 같습니다.

동부 표준시 = [Zm H +(ㅏ–지)m n–중] 씨 2 , (252.2)

어디 m N는 수소 원자의 질량입니다. 처럼 m N더 엠피 ,금액으로 나, 대괄호의 첫 번째 항에는 질량이 포함됩니다. 지전자. 그러나 원자의 질량 때문에 티핵의 질량과는 다른 나는전자의 질량에 대해서만 계산하면 공식 (252 1)과 (252.2)를 사용하여 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 값

Δ 티 = [Zmp +(ㅏ–지)m n] –나는 (252.3)

~라고 불리는 질량 결함커널. 모든 핵자의 질량은 원자핵이 형성될 때 이 양만큼 감소합니다. 종종 결합 에너지 대신 다음을 고려합니다. 특정 결합 에너지δE 세인트는 핵자당 결합 에너지입니다. 원자핵 ᴛ.ᴇ의 안정성(강도)을 나타냅니다. 더 δE 세인트, 더 안정적인 코어. 특정 결합 에너지는 질량 수에 따라 다릅니다. 하지만요소(그림 45). 가벼운 핵의 경우( 하지만≥ 12) 특정 결합 에너지는 6 ÷ 7 MeV까지 가파르게 증가하여 여러 번 점프합니다(예: H δE 세인트= 1.1 MeV, He의 경우 - 7.1 MeV, Li의 경우 - 5.3 MeV), 다음으로 더 천천히 증가합니다. 최대값다음을 포함하는 요소의 경우 8.7 MeV 하지만= 50 ÷ 60, 그리고 무거운 원소의 경우 점차 감소합니다(예: U의 경우 7.6 MeV). 비교를 위해 원자에서 원자가 전자의 결합 에너지는 약 10eV(10-6배 적음)입니다.

감소하다 특정 에너지무거운 원소로의 전환 중 연결은 핵의 양성자 수가 증가함에 따라 에너지도 증가한다는 사실에 의해 설명됩니다. 쿨롱 반발.이러한 이유로 핵자 사이의 결합은 덜 강해지고 핵 자체는 덜 강해집니다.

가장 안정적인 것은 소위 매직 코어,양성자 수 또는 중성자 수는 다음 중 하나와 같습니다. 매직 넘버: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. 특히 안정 이중 마법 코어,여기서 양성자 수와 중성자 수는 모두 마법적입니다(이 핵 중 5개: He, O, Ca, Pb만 있음).

무화과에서. 45 주기율표의 중간 부분의 핵이 에너지 관점에서 가장 안정하다는 것을 알 수 있습니다. 무겁고 가벼운 핵은 덜 안정적입니다. 이는 다음 프로세스가 에너지적으로 유리하다는 것을 의미합니다.

1) 무거운 핵이 더 가벼운 핵으로 분열;

2) 가벼운 핵이 서로 융합하여 더 무거운 핵으로 변합니다.

두 프로세스 모두 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 이러한 공정은 현재 실질적으로 수행되고 있습니다(분열 반응 및 열핵 반응).

질량 결함과 핵의 결합 에너지 - 개념 및 유형. 2017년, 2018년 "핵의 질량 결손 및 결합 에너지" 범주의 분류 및 특징.

원자핵. 대량 결함. 원자핵의 결합 에너지

원자핵은 모든 양전하와 거의 모든 질량이 집중되어 있는 원자의 중심 부분입니다.

모든 원자의 핵은 다음과 같은 입자로 구성됩니다. 핵자.핵자는 전하를 띤 상태와 중성 상태의 두 가지 상태에 있을 수 있습니다. 하전된 상태의 핵자를 양성자라고 합니다. 양성자(p)는 가장 가벼운 원자핵이다. 화학 원소- 수소. 양성자 전하는 기본 음전하 q e = 1.6 ∙ 10 -19 C, 즉 기본 음전하와 크기가 동일한 기본 양전하와 같습니다. 전자의 전하. 중성(충전되지 않은) 상태의 핵자를 중성자(n)라고 합니다. 두 상태의 핵자 질량은 서로 거의 다르지 않습니다. m n ≈ mp .

핵은 아니다 소립자. 그들은 복잡한 내부 구조를 가지고 있으며 더 작은 물질 입자인 쿼크로 구성되어 있습니다.

원자핵의 주요 특성은 전하, 질량, 스핀 및 자기 모멘트입니다.

코어 차지핵을 구성하는 양성자(z)의 수에 의해 결정됩니다. 핵전하(zq)는 화학 원소에 따라 다릅니다. 숫자 z는 원자 번호 또는 전하 번호라고 합니다. 원자 번호는 화학 원소의 원자 번호입니다. 주기율표 D. Mendeleev의 요소. 핵의 전하는 또한 원자의 전자 수를 결정합니다. 원자의 전자 수는 에너지 껍질과 하위 껍질에 대한 분포를 결정하고 결과적으로 모든 물리화학적 특성원자. 핵 전하는 주어진 화학 원소의 특성을 결정합니다.

코어 질량핵의 질량은 핵을 구성하는 핵자의 수(A)에 의해 결정됩니다. 핵(A)의 핵자 수를 질량수라고 합니다. 다음과 같은 경우 핵의 중성자 수(N)를 구할 수 있습니다. 총 수핵자(A)는 양성자 수(z)를 뺍니다. 즉, N=F-z입니다. 주기율표에서 중간까지 원자핵의 양성자와 중성자의 수는 거의 같습니다. (А-z)/z= 1, 표 끝 (А-z)/z= 1.6.

원자핵은 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다.

X - 화학 원소의 상징;

Z는 원자 번호입니다.

A는 질량수입니다.

핵의 질량을 측정할 때 단순 물질대부분의 화학 원소는 원자 그룹으로 구성되어 있음이 밝혀졌습니다. 동일한 전하를 띠고 다른 그룹의 핵은 질량이 다릅니다. 핵의 질량이 다른 주어진 화학 원소의 원자 종류를 동위원소. 동위원소 핵은 같은 숫자양성자, 그러나 다른 번호중성자( 및 ; , , , , , , ).

동위 원소의 핵 (z - 동일, A - 다름) 외에도 핵이 있습니다. 등압선(z - 다름, A - 같음). ( 그리고 ).

핵자 질량, 원자 핵, 원자, 전자 및 기타 입자 핵 물리학"KG"가 아닌 원자 질량 단위(amu - 탄소 질량 단위라고도 하고 "e"로 표시)로 측정하는 것이 일반적입니다. 원자 질량 단위(1e)의 경우 탄소 원자 질량의 1/12가 취해집니다. 1e = 1.6603 ∙ 10 -27 kg입니다.

핵자 질량: m p -1.00728 e, m n =1.00867 e.

우리는 "e"로 표현된 핵의 질량이 A에 가까운 숫자로 쓰여질 것임을 알 수 있습니다.

핵의 스핀.핵의 기계적 각운동량(스핀)은 핵을 구성하는 핵자 스핀의 벡터 합과 같습니다. 양성자와 중성자는 L = ± 1/2ћ와 같은 스핀을 갖는다. 따라서 짝수 개의 핵자를 갖는 핵의 스핀(짝수 A)은 정수 또는 0입니다. 홀수 개의 핵자를 가진 핵의 스핀(A 홀수)은 반정수입니다.

핵의 자기 모멘트.채워진 전자의 자기 모멘트와 비교한 핵의 핵 자기 모멘트(P m i) 전자 껍질원자는 매우 작습니다. 에 자기 특성원자, 핵의 자기 모멘트는 영향을 미치지 않습니다. 핵의 자기 모멘트 측정 단위는 핵자기 μ i = 5.05.38 ∙ 10 -27 J/T입니다. 보어 마그네톤 μ B = 0.927 ∙ 10 -23 J / T인 전자의 자기 모멘트보다 1836배 작습니다.

양성자의 자기 모멘트는 2.793μi이며 양성자의 스핀과 평행합니다. 중성자의 자기 모멘트는 1.914μi이며 중성자의 스핀과 역평행합니다. 핵의 자기 모멘트는 핵 자기의 차수입니다.

핵을 구성하는 핵자로 나누려면 일정량의 작업이 수행되어야 합니다. 이 작업의 가치는 핵의 결합 에너지의 척도입니다.

핵의 결합 에너지는 운동 에너지를 전달하지 않고 핵을 구성 핵자로 분할하기 위해 수행해야 하는 작업과 수치적으로 동일합니다.

핵 형성의 역 과정에서 구성 핵자에서 동일한 에너지가 방출되어야 합니다. 이것은 에너지 보존 법칙에 따릅니다. 따라서 핵의 결합 에너지는 핵을 구성하는 핵자의 에너지와 핵의 에너지의 차이와 같습니다.

ΔE \u003d E 핵 - E i. (하나)

질량과 에너지(E = m ∙ c 2)와 핵의 구성 사이의 관계를 고려하여 식 (1)을 다음과 같이 다시 씁니다.

ΔЕ = ∙ s 2 (2)

값

Δm \u003d zm p + (A-z) m n - 미, (3)

핵을 구성하는 핵자의 질량과 핵 자체의 질량의 차이와 같은 것을 질량 결함이라고합니다.

식 (2)는 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

ΔЕ = Δm ∙ s 2 (4)