Atomsko jezgro atom vodonika 10–10 m jezgro atoma vodonika 10-15 m

mp/me=1840 protoni i neutroni = nukleoni

Broj protona u jezgru = redni broj ili atomski broj = Z

Naelektrisanje jezgra q = Ze

Broj neutrona u jezgru = N

mp = 1,67310-27kg = 1,00727 mu mn = 1,67510-27kg = 1,008665 mu me = 9,1110-31kg = 5,486 10-4 mu

maseni broj A= Z + N

Ugljenikovom izotopu 12C dodeljena je masa od 12 ajm (12 atomskih jedinica mase).

ajm1um 12C12m

12

C12

aNM

aNM12

C12

1-23

1

mol106,02312kgmol012,0

kg106605,1 27

nukleus = jezgro

1

C19101,6e

-sva masa atoma je u jezgru

U235U235143

uran sa masenim brojem A=235 i rednim brojem Z= 143

2H 2Ca

2

Nuklidi- atomi sa istim brojem protona (istim atomskim brojem)

(izotopi svih elemenata obrazuju nuklid)

Izotopi - atomi sa istim atomskim brojem Z a različitim brojem neutrona N

Au,Au.......,Au,Au,Au,Au 204203176175174173

Li63

Izobari - različiti atomi koji imaju isti broj nukleona(isti redni a različit maseni broj)

Ir,Pt,Au,Hg,Tl,Pb 198198198198198198

H, H , H 31

21

11

3

Li73

Izotoni- imaju jednak broj neutrona

C136 N14

7

4

5

-Magnetni moment

eB m

eћ2

Borov magneton-elektrona Nuklearni magneton-protona

pmeћ

2N

N B

-magnetne osobine atoma vezane su za elektrone

Физика 2008 623.5.2008.

Димензије језгра и густина

Димензија језгра је реда величине фемтометра (ферми) 10-15 m, док је величина атома 10-10 m (ангстрем).Већи атоми имају већи радијус језгра, али према горњој формули, радијус расте спорије од атомског броја!

mfm

Amr

Arr

15

3/115

3/10

101

,102.1

,

Физика 2008 723.5.2008.

Густина језгра Да би се проценила густина језгра, треба израчунати

запремину језгра и масу па направити однос!

Како је радијус језгра пропорционална трећем корену атомског (масеног) броја А, густина језгра различитих елемената ће бити независна од атомског броја.

317315

3153

3/115

/103.2102.13/4/

102.13/43/4

102.1

mkgmu

AmrV

Amr

uAM

8

SILE IZMEĐU NUKLEONA U JEZGRU

-ODBOJNA Kulonova sila između protona

-PRIVLAČNA jaka nuklearna sila

najjače poznate sile u prirodi zasićene sune zavise od vrste nukleonakratkog dometaBrzo opadaju sa rastojanjem pa ne

deluju na elektrone u omotaču

Modeli jezgra model tečne kapi ( sferni oblik,zasićenost,stalna gustina,međumol.sile kao i nuklearne brzo opadaju,na stabilnost utiče broj sastavnih čestica)

model ljuske ili kvazi atomski model-po ovom modelu nukleoni se u jezgru grupišu poput e u omotaču –šel model (stabilna jezgra imaju magičan broj protona ili neutrona 2,8,20,28,50,82 i 64 ,126 samo za neutrone

9

Defekt mase i energija veze

Masi od mu=1ajm odgovara energija .

MeV931,482 cmE u

= defekt mase

Masa i energija vezane su Ajnštajnovom relacijom E= Δmc2

Energija veze jednaka je radu koji je potrebno uložiti za razlaganje jezgra na sastavne delove, ne dajući sastavnim delovima kinetičku energiju.

To je energija koja odgovara defektu mase jezgra m

10

11

12

O stabilnosti nekog jezgra možemo govoriti na osnovu njegove energije veze po jednom nukleonu f=E/A

Jezgra kod kojih je f>7MeV stabilna f<7MeV nestabilna

Elementi na početku PSE imaju malu energiju veze po nukleonu pa se njihovim spajanjem-fuzijom dobijaju teži i stabilniji elementi. Elementi sa kraja PSE imaju malu energiju veze po nukleonu pa su sklona cepanju -fisiji Na stabilnost jezgra utiče parnost-neparnost

OCHe 168

126

42 ,, Stabilna jezgra

A= Z + N13

14

Zakon radioaktivne dezintegracije(raspada)

Zapazio Bekerel 1896. g, Raderford 1897.g.

Henri Bekerel (1852-1908, Francuska) 1896. g. otkrio radioaktivnost iz uranijuma

Vilhelm Konrad Rendgen (1845-1923, Nemačka) otkrio x-zrake,

Lord Ernest Raderford (1871-1937, Englaska) proučavao radioaktivnost i građu atoma i jezgra, Marija Kiri (1867-1934, Francuska) proučavala radioaktivnost( Polonijum i Radijum).

15

http://sh.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_fizika

Физика 2008 16

Сан алхемичара

• 1918. Радефорд је извео прву нуклеарну реакцију у лабораторији. Алфа честицама је бомбардовао азот и претворио га у кисеоник(totkrio protone)

Nestabilni atom radioktivnim raspadom prelaze u atome elemenata sa manjim atomskim brojem dok se ne dobije stabilan atom .

Prirodna radioaktivnost je proces spontane transformacije nestabilnih jezgara uz emisiju α ili β čestica i γ zračenja.Proces raspada teče prema statističkim zakonitostima

zavisan je od broja jezgara koja učestvuju u procesu

.....βiliαβiliαβiliα DCBA

17

Vrste radioaktivnog zračenja - a zračenje

korpuskularne je prirode, predstavlja jezgro atoma helijuma,

He42

42 a

skreće malo u magnetnom polju

nosi pozitivno naelektrisanje koje iznosi 2e

ima veliku brzinu pri emisiji do 107m/s, zahvate 2e i pretvara se u atom helijuma

ima mali domet ali veliku jonizacionu moć do105 jona , spektar linijski

emisijom a čestice svakom radioaktivnom elementu smanjuju se atomska težina za 4 a redni broj za 2

HeRnRa 42

22286

22688 18

a4242

YX AZ

AZ

19

Vrste radioaktivnog zračenja - b zračenje

korpuskularne je prirode, predstavlja brze elektrone ili pozitrone; e e

pri emisiji b zračenja radioaktivnom elementu ne menja se maseni broj,redni broj menja se za 1 .Spektar im je neprekidan.

-epn

enp

neutrino , antičestica

νβLiHe 63

62 νβNeNa 22

102211

masa b čestice (mb) zavisi od mase elektrona u mirovanju me i brzine čestice v

2

2e

β

1cv

mm

20

Физика 2008 2123.5.2008.

b, b- распад и електронски захват

eeA

ZAZ

eeA

ZAZ

eeA

ZAZ

nepYeX

enpeYX

epneYX

10

111

10

111

11

101

b- - распад

b+ - распад

e- - захват

У b b распаду, eмитују се електрони и позитрони разних

енергија (уз неутроне и електронске неутрине (антинеутрине –

означени цртом изнад ознаке e))

Vrste radioaktivnog zračenja - g zračenje

Elektromagnetni zraci male talasne dužine tj. velike frekvencije

elektromagnetni spektar jezgra, povezan sa strukturom jezgra .Spektar zračenja je linijski.

Imaju veliku prodornu ali malu jonizacionu moć ( do 103 parova jona).

Nastaje pri emisiji a i b čestica, jer tada dolazi do pregrupisavanja nukleona (protona i neutrona) po energijskim nivoima u jezgru

22

Физика 2008 2323.5.2008.

g-распадГама распад: емитују се фотони. У њему,

побуђена језгра прелазе у ниже енергијско стање.

Ако језгро доживљава a-, b- или g-распад, маса система опада а разлика у маси се рефлектује као ослобођена енергија :

E = (m)c2!

g

N*N

e*NC147

147

e147

146

Zakon radioaktivne dezintegracije(raspada) Nestabilni atom radioktivnim raspadom prelaze u atome elemenata sa manjim atomskim brojem dok se ne dobije stabilan atom

Neka imamo N0 atoma neke radioaktivne supstance

za vreme dt raspadne se dN atoma Proces raspada teče prema statističkim zakonitostima

zavisan je od broja jezgara koja učestvuju u procesu

NdtdN dt

NdN

N=N0/2 za vreme T – vreme(period) poluraspadaVremenski interval nakon koga se broj neraspadnitihJezgara smanji na pola početnog broja

TeNN 00

2

brzina promene broja jezgara

teNNdtdNA 0

Aktivnost A

sraspad1Bq][ A

2ln

T

24

teNN 0

25

26

27

28

Opšta svojstva nuklearnih reakcija E bYaX Yb,aX

2bYaX cmmmmmE u

MeV931bYaX mmmmE

29

U nuklearnim reakcijama važe opšti zakoni održanja.

zakon održanja energije/mase

zakon održanja naelektrisanja

broj naelektrisanja pre i posle reakcije mora biti isti

zakon održanja broja nukleona

broj nukleona pre i posle reakcije mora biti isti

zbir nukleona u svemiru je konstantan

stvaranje protona uvek je praćeno stvaranjem antiprotona

30

zakon održanja spina

na taj način otkriven je neutrino i antineutrino

Fisija

MeV150E EdoAZ

AZ 1

0236

921

023592 n32YXUnU 2

2

1

1

31

32

33

energiju aktivacije ili prag nuklarne reakcije

treba da u kratkom vremenu u procesi fisije učestvuje veliki broj jezgara atoma urana

lančana reakcija

u kratkom vremenskom intervalu (10-6 s) oslobađa se ogromna energija - nastaje eksplozija

da bi se reakcija mogla kontrolisati, sekundarni neutroni se moraju usporit

1. moderatori, teška voda-deuterijum ili grafit 2. kritična masa urana 34

35

Proizvodnja električne struje

36

37

Fuzija

spajanje atomskih jezgara lakih hemijskih elemenata u jezgro srednje teškog elementa

Termonuklearni procesi:

Jezgra koje učestvuju u fuziji moraju imati veliku energiju da bi mogla da bude savladana odbijana električna sila između jezgara i da bi se jezgra u sudaru približila na domet nuklearnih sila.

-na Suncu

-u hidrogenskoj bombi

To se postiže: -ubrzavanjem jezgara u akceleratoru -zagrevanjem do visokih temperatura.

38

39