原子物理学 原子核物理概论 (7.1.1)--原子核物理的对象

3 2
He
40 18
Ar
,1490K
例 如 60Co, 60 mCo
迄今为止发现 2000 多个核素，其中 300 多个天然核素 (280 多个稳定核素， 60 多个 放射性核素 ) ，其余是自 1934 年以来人工
核素
核图素 的 稳 定 区 ： 稳 定 核 素 几 乎 全 落 在
一条光滑曲线上或紧靠其两侧 ,
1/12
1u
12 12
C
6.022 1023

1 12
g

1.66
1027
kg
核
子中质子子((nperuottroonn))：：mmpn

1.008665u 1.007277u
nuclຫໍສະໝຸດ Baiduon
原子核质量数 A ：原子的质量都接 近于一个整数 , 这个整数称为…原 子核的质量一般可用质谱仪测定， 其测量精度可达 10-6
原子核表示符号：ZAX N（或AX） N： 核 内 中 子 数 ； Z： 核 内 质 子 数 ； A N + Z：核内的核子数， 即质量数。
原子核对原子性质起主要贡献的 是核的质量和电荷。
元素的物理、化学性质或光谱特 性主要与核外电子有关，而放射 性现象则归因于原子核。
核外电子的行为对原子核的影响 甚微 , 可不予考虑。
此区域称核素的稳定区 .
对于轻核 , 这条曲线与直
线 N ＝ Z 重合 , 当 N 、 Z
增大至一定数值后 ,
稳定线逐渐向
位于稳
定线
N ＞ Z 的方 缺中子
上侧的为
向偏离 .
核区 , 下侧为丰中子
核区 .
中科院近物所 . 新核素图 .114 种元素 .3070 个
第七章
原子核物理概论
主要内容
32 原子核物理的对象 33 核的基态特性之一 : 核质量 34 核力 35 核的基态特性之二 : 核矩 *36 核模型 37 放射性衰变的基本规律 38 α 衰变 39 衰变 40 γ 衰变 41 核反应 42 裂变与聚变 : 原子能的利用
N=Z
50
( nuclide)
图
0
0
20
40
60
80
100
proton number Z
稳定核素 ( 黑方块 ) 、实验已发现的 核素 ( 在两条曲折线范围内 ) 以及理 论预告的核素 ( 在两条实线 范围内 ). 上面一条实 线称为质子泄漏 线、线上质子 结合能为零
下面一条极限 线为中子泄漏线， 线上中子结合能为零。
中子数和质子数过多或过
(4)
Stable and unstable nuclei: balance of numbers of protons and neutrons
150
核 素
100
stable alpha decay beta decay electron capture positron emission fission
核素 (nuclide) 图
1954 年，苏联建成第一个原子能发 电站；
1958 年，我国建成第一座重水型原 子反应堆；
（ 3 ）原子核 (nucleus) 的组成
★ 原子核由质子和电子组成？
•微 观 粒 子 的 波 动 性 （ 以 氦 核 为 例 ）
=2d≈10fm 非相对论
p
h


hc
c
ￗ
1240f mￗMeV 10f mￗc

124
MeV c
v
p m

pc2 mc2

124c ￗMeV 0. 511MeV

240c
相对论
E2 ( pc)2 + ( mc2)2
pc 124 MeV ? mc2 0. 511MeV
E pc 124MeV
•核自旋 （以氮核为例）
★ 原子核由质子和中子组成
原子质量单位 u ：同位素 12C 原子质量的
§32 原子核物理的对象
(1) 原子的中心：原子核 线度、质量
原子核的电荷：q Ze
(2) 历史回顾 1896 年 , 贝克勒尔发现铀的放
射现象；
1897 年 , 居里夫妇发现钋和镭；
1899-1900 年，发现、、 射线
； 1903 年，卢瑟福证实 射线是氦
核， 射线是电子； 1911 年，卢瑟福提出原子核式模型
；
1932 年，查德威克发现中子，海 森伯提出原子核由质子和中子组成 ；
1934 年，小居里夫妇发现人工放 射性；
1939 年，重核裂变现象被发现， 玻尔和惠勒提出重原子核裂变的液 滴模型理论；
1945 年，美国制造出原子弹；原子 弹在日本广岛分裂；
1952 年，美国实现轻元素的热核爆 炸；
核素相关概念
元素 : 质子数相同的一类原子 .
核素 : 具有相同质子数和相同中子数的一类原
子同核位素. :Z 相同但 N 不同
例如 235U ,238U
同中子异位素 :N 相同但 Z 不 同 同量异位素 :A 相同但 Z 不同 .
同质异能素 :A 和 Z 均相 同但能量状态不同 .
例如 例如
12H,