background image

28.Fizyka jądra atomowego
a) Budowa jądra atomowego
Jądro atomowe jest zbudowane z jednego lub więcej protonów i 
neutronów zwanych nukleonami. Leży w centralnej cześć atomu i skupia 
prawie całą jego masę.
b)Właściwości sił jądrowych, model oddziaływania. Siły jądrowe są: 
    I)krótko zasięgowe-zasięg działania 10^ -15 
     II)niezależne od ładunku elektrycznego
       III)Wykazują własności wysycenia- każdy nukleon oddziaływuje tylko 
z ograniczoną liczbą innych nukleonów 
c)Proces rozpadu uranu po pochłonięciu termicznego neutronu
 I
)Jądro    ^235U absorbuje neutron termiczny
 II)powstaje wzbudzone jądro  ^236U które intensywnie drga 
III)Drgania mogą spowodować powstanie szyjki
VI)siła kolumbowska powstaje wydłużenie szyjki

V)

następuje rozszczepienie

VI)

oddalenie się od siebie fragmentów i uwolnienie neutronów

d)Synteza termojądrowa na słońcu
Zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno 
cięższy nowych jąder mogą powstać wolne neutrony,protony,cząstki 
elementarne i cząstki alpha.  Na słońcu jądra wodoru (protony)pokonują 
barierę potencjału o wartości E~1MeV przy pomocy temperatury 
panującej wewnątrz słońca oraz zjawiska tunelowego i syntezują w jądra 
helu. Wytwarzając przy tym ciepło.
2.Struktura materii
a) rodzaje oddziaływań elementarnych 
Oddziaływania silne- odpowiedzialne są za wiązania pomiędzy kwarkami 
które tworzą nukleony. Nośnikiem są bez masowe cząstki zwane 
glronami. Zasięg oddziaływań silnych: 10^ -15 m (rozmiar jądra) są to 
najsilniejsze oddziaływania elementarne.
Oddziaływania elektromagnetyczne odpowiedzialne są min. za 
wiązania pomiędzy jądrem a elektronami oraz wiązania pomiędzy 
atomami i cząstkami. Nośnikiem są fotony zasięg oddziaływań 
elektromagnetycznych jest nieskończony. Siła 1/123 siły oddziaływań 
silnych 
Oddziaływania słabe- odpowiedzialne min za rozpad beta i związane z 
radioaktywnością Nośnikami są masowe cząstki bozony W^+,W^- i Z^o 
Zasięg oddziaływań słabych 10-18(rozmiar protonu)
Siła 10-13 siły oddziaływań silnych 
Oddziaływania grawitacyjne- odpowiedzialne za formowanie materii w 
skali kosmicznej(powstawanie planet,gwiazd galaktyk itp.)Nośnikami są 
Grawitony jednak jest to hipotetyczna cząstka elementarna bez masy i 
ładunku elektrycznego. Zasięg oddziaływań grawitacyjnych jest 
nieskończony
siła 10^-40 oddziaływań silnych są to najsłabsze oddziaływania 
elementarne.
b)Podział cząstek elementarnych 
Hadrony dzielą się na :mezony i bariony
Podlegają oddziaływaniom grawitacyjnym elektromagnetycznym (gdy 
mają ładunek) słabym oraz silnym.
*Mezony zbudowane z kwarka i antykwarka. Spin mezonów jest równy 
zeru lub liczbie całkowitej,są one bozonami.
*Bariony-Zbudowane z trzech kwarków. Spin barionów jest 
połówkowy(1/2;3/2)są one fermionami czyli cząstkami posiadającymi 
min. całkowity spin. 

C)

właściwości kwarków

kwarki są jednym z rodzajów cząstek materii która nas otacza jest 
zbudowana z protonów i neutronów które składają się właśnie z 
kwarków. Mamy sześć kwarków pogrupowanych w trzy pary Nazwy te są 
zapachami kwarków.  GÓRNY-DOLNY ; POWABNY-DZIWNY ; 
PRAWDZIWY-PIEKNY 
Ładunek elektryczny
 kwarków jest ułamkowy wynosi +2/3e lub -1/3e
Ładunek kolorowy liczba kwantowa wprowadzona by rozróżnić 
znajdujące się w tym samym stanie spinowym. Ładunek kolorowy 
cząstek złożonych z kwarków wynosi ZERO. Oddziaływanie silne 
występuje tylko na bardzo małych odległościach pomiędzy kwarkami. 
SPIN kwarki mają spin połówkowy (1/2h,3/2h) gdzie =h/2pi h-stała 
Plancka 
Masa- dla kwarków definiuje się dwa rodzaje masy 
   -masa konstytuentalna 
   - masa prądowa 
Zapach jedna z liczb kwantowych opisująca kwarki każdy kark ma 
określony zapach.
KWARKI NIE WYSTEPUJĄ JAKO CZASTECZKI SWOBODNE!
 D)Struktura protonów, neutronów, elektronów
Proton – cząstka elementarna z gr barionów o ładunku +1, masie 
spoczynkowej ok 1u, złożony z 2 kwarków górnych i 1 dolnego. 
Neutron-  cząstka elementarna o liczbie barionowej +1, nie posiada 
ładunku elektrycznego, złożony z 2 kwarków dolnych i 1 górnego. 
Posiada spin 1/2
Elektron- cząstka elementarna (lepton) o ładunku e = -1,6 *10^-19. 
Obojętny atom ma tyle samo elektronów co protonów, Poruszają się po 
powłokach orbitalnych.
Rozpady beta jako przemiana kwarkowa – polega na przemianie 
jądrowej, w  której neutron zostaje zastąpiony protonem. Oddziaływanie 
ma miejsce poprzez emisję bozonu W- przez jeden z kwarków dolnych 
neutronu. W- rozpada się następnie na elektron i antyneutrino 
elektronowe.