原子核和基本粒子简介

《原子核和基本粒子简介》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第九章原子核和基本粒子简介9.1原子核的基本性质1.原子核的电荷原子核带正电，原子核的电荷数就是这化学元素的原子序数，也等于中性原子的核外电荷数。2.原子核的组成由质子和中子组成。质子带正电荷，中子不带电。质子和中子统称为核子。核子的自旋为1/2。质子（p)、中子(n)的质量：原子质量单位3.原子核的质量原子核的质量，可以由原子质量推算，也可以由核子的数目推算。原子的质量=原子核的质量+所有电子质量–相当于所有电子结合能的数值（可忽略）。原子核的质量=所有核子的质量–相当于所有核子结合能的数值。采用原子质量单位，原子（核）

2、的质量接近一整数，这整数称为原子（核）的质量数，A。原子核的符号表示：Z：质子数中子数=A-Z它们的化学和一般物理性质几乎相同，但核性质完全不同！4.原子核的大小和形状原子核的形状一般为近似椭球，其长短半轴之比一般不大于5/4，可近似看作球形。核电四极矩是核偏离球形的量度。由实验得到核半径的经验公式：原子核的密度近似为一常数，而且核的密度非常大。5.核自旋和核磁矩☆核自旋质子和中子都是费米子，具有自旋角动量量子数1/2。核的角动量是中子的自旋、质子的轨道和自旋之和。习惯上也称它为原子核的自旋。原子核自旋角动量:I：核自旋角

3、动量量子数。为整数或半整数。实验发现：偶---偶核（中子和质子数都为偶数）自旋为零；奇---偶核自旋为半整数；奇---奇核自旋为整数；☆核磁矩g由实验确定，有正有负。6.核的统计性质和宇称☆统计性质：描述全同粒子交换时波函数的对称性。两个全同原子核对换，即将两核中的核子一一交换。核子每交换一次，体系波函数改变一次符号（核子是费米子），总的符号改变次数（-1）A。对质量数A为奇数的核，交换两核，体系波函数符号改变，即该种核属费米子。对质量数A为偶数的核，交换两核，体系波函数符号没改变，即该种核属玻色子。☆宇称：描述微观粒子体

4、系状态的波函数在空间反演变换下的奇偶性的物理量。（x，y，z）=（-x，-y，-z）（偶宇称）（x，y，z）=-（-x，-y，-z）（奇宇称）在电磁和强相互作用情形，孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。---宇称守恒。在弱相互作用中，宇称不守恒。1956年，李政道和杨振宁提出,1957年吴键雄用衰变的实验加以证实，是近代物理学史中的一个重大突破。1957年，李、杨获诺奖。6.原子核的结合能氘核由一个质子和一个中子组成。质量亏损：核子质量与组成的原子核质量的差值。核子结合成原子核过程中亏损的质量，以能

5、量的形式放出。-----原子核的结合能。以原子质量来计算结合能（忽略电子结合能）：例：已知的原子质量是9.0121858u，计算该核素的结合能每个核子的平均（比）结合能：58.163/9=6.463Mev☆核子的结合能越大，原子核越稳定。☆中等质量核（A=40-120）的结合能约为8.6Mev，原子核稳定。☆质量数小于30的核结合能有周期性变化，最大值在A等于4的倍数。☆质量数30以上的核，平均结合能变化不大，显示了核力的饱和性。9.2原子核的放射性衰变1896年：贝克勒耳，铀的放射性现象；1898年：居里夫妇，Po，Ra

6、;1934年：约里奥.居里夫妇，人工放射性。不稳定的原子核自发地蜕变，变为另一种状态或另一原子核，同时放出一些射线，这种现象称为原子核的放射性衰变。一.原子核的放射性衰变主要模式：放射性衰变、电子、X射线是十九世纪末的三大重要发现，揭开了近代物理的序幕。二.衰变放射性原子核自发地放射出粒子（），而转变成另一种原子核的过程。方程表示为：衰变过程中，母核要从内能中给出一部分能量转化为子核和粒子动能，这一能量称衰变能（Ed).母核原子的质量要大于子核原子和氦原子质量之和，才可能发生衰变.一般发生于重原子核。☆粒子能谱大部

7、分原子核放射的粒子的能量不是单一的，而是有几组不同的分立值，构成分立的粒子能谱。实验上，衰变能也可由测出的粒子的动能算出。放射性现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一☆衰变的机制粒子如何跑出原子核，用经典理论很难解释。在核内，粒子受到核力吸引（负势能）；在核外，粒子受到库仑力排斥；在核表面形成一个势垒。垒高估计：(r0=1.2fm,e2=1.44Mev);实验上测得粒子动能为4.2MeV，远低于势垒。只有通过量子隧道效应才有一定的几率逃出。三.衰变是核电荷数改变而核子数不变的核衰变。主要有：-衰变，

8、+衰变，K俘获1.-衰变能谱与中微子假设-衰变中，放出负电子，原子核变为原子序数增加1的核。？原子核内部能量是量子化的，而放出电子的能量却是连续变化的？？电子不是原子核家族的成员，衰变放出的电子从何而来？☆1930年，泡利提出了中微子假设：当放射性物质发生衰变时，除了放出粒子外，还要放出一个中