O atomskom nukleusu (jezgru)

Atom

Atom se sastoji od jezgra i omotača

1.Jezgro sadrži:

2. elektrona

protoneneutrone

JEZGRO (NUKLEUS) ATOMA

XA

Z

Mmaseni broj

Atomski broj

Simbol elementa

= broj protona + broj neutrona

= broj protona

XA

ZA = broj protona + broj neutrona

Z = broj protona

A – Z = broj neutrona

Broj neutrona = maseni broj – Atomski brojN = A - Z

U235

92U

238

92

Ima više vrsta urana:

A

Z

Broj protona

Broj neutrona

A

Z

Broj protona

Broj neutrona

U235

92U

238

92

Ima više vrsta urana:

A 235

Z 92

Broj protona 92

Broj neutrona 143

A 238

Z 92

Broj protona 92

Broj neutrona 146

Atomske mase se mjere u atomskim jedinicama mase koje označavamo sa u.

1 u = 1.66054 × 10−27 kg = 931.49 MeV/c2

Osobine nukleusa

Osobine nukleusa

Naboj nukleusa je +e puta broj (Z) protona.

Isotopi vodonika: Deuterium: Teški vodonik. Ima u svom jezgru proton i

neutron. Tricijum: ima dva neutrona i jedan proton.

Jezgra deuterijuma i tricijuma se zovu deuteron i triton. Atomi sa istim Z, ali različitim masenim brojem A, se zovu

izotopi.

Osobine nukleusa

Simbol atomskog nukleusa je: .

gdje je Z = atomski broj (broj protona)

N = neutronski broj (broj neutrona)

A = maseni broj (Z + N)

X = simbol hemijskog elementa Svaka vrsta nukleusa datih Z i A se zove nuklid. Z karakteriše hemijski element. Zavisnost hemijskih osobina od N je zanemarljiva.

Nuklidi sa istim brojem neutrona se zovu izotoni Nuklidi sa istim brojem A se zovu izobari.

O jezgru atoma

Nukleus zauzima samo 10-15 zapremine atoma.

I jezgra su podvrgnuta zakonima kvantne fizike: i ona

imaju osnovno stanje i eksitovana stanja i emituju fotone

(gama-kvante) pri prelazu između eksitovanih i osnovnog

stanja.

Bitne razlike u atomskoj i nuklearnoj fizici su:

1. elektroni su pod bitnim uticajem jezgra dok nukleus ne

trpi nikakav vanjski uticaj (sastavni dijelovi jezgra se

nalaze pod uticajem sila koje sami stvaraju – nuklearne

sile)

O jezgru atoma

2. U atomskoj fizici međudjelovanje elektrona je gotovo

zanemarljivo, a u nuklearnoj fizici je uzajamno dejstvo

među sastavnim dijelovima jezgra odlučujuće za

kompaktnost jezgra. Zato u nuklearnoj fizici ne možemo

izbjeći problem interakcije više tijela, što smo mogli u

atomskoj fizici, a to je upravo ono što nam stvara

matematičke teškoće.

3.silu koja drži sastavne dijelove jezgra na okupu

poznajemo samo kvalitativno, tj. za nju ne možemo

napisati formulu kao za Kulonovu silu ili gravitacionu silu.

Sastavni dijelovi jezgra

Prije nego što je 1932. Chedwik otkrio neutron postojali su modeli jezgra atoma koji su zagovarali da se u jezgru nalazi A protona i (A-Z) elektrona tako da je ukupni naboj jezgra jednak:

A(+e)+(A-Z)(-e)=+Ze Što se slagalo sa eksperimentom. Ipak bilo je niz poteškoća: Izlaz iz ove situacije došao je 1932. otkrićem neutrona Neutron ima skoro istu masu kao i proton (oko 0,1%

veću)

Dimenzije i oblici nukleusa

Rutherford je zaključio da domet nuklearnih sila mora biti manji od oko 10−14 m.

Pretpostavimo da je nukleus sfera radiusa R. Čestice (electroni, protoni, neutroni, i alfa-čestice) se

rasijavaju kada prolaze blizu nukleusa. Nije jasno da li maksimalno rastojanje za interakciju zavisi

od veličine nukleusa (radijus materije), ili nuklearne sile djeluju i van ovog područja nuklearne materije (radijus sile).

Nuklearna sila se često zove jaka sila.

Ovdje razlikujemo radijus nuklearne sile, radijus mase i radijus naboja.

Dimenzije i oblici nukleusa

Radijus nukleusa se može aproksimirati sa izrazom R = r0A1/3

gdje je r0 ≈ 1.2 × 10−15 m.

Kao jedinicu ovdje koristimo femtometar tako što je

1 fm = 10−15 m, ili fermi.

Najlakši nukleus prema Fermijevoj raspodjeli za raspodjelu gustine naboja u nukleusu ρ(r) is

Dimenzije i oblici nukleusa

Ako pretpostavimo da je nukleus sfera,

Onda je gustina nukleusa 2.3 × 1017 kg / m3.

Oblik Fermijeve raspodjele