Chuyên đề LTĐH: Vật lý hạt nhân

Khái Quát Về Vật Lý Hạt Nhân - 1 Vật lý hạt nhân là một ngành của vật lý đi sâu nghiên cứu về hạt nhân của nguyên tử (gọi tắt là hạt nhân), mô tả và tìm ra các cấu trúc, tính chất cũng như các quy luật biến đổi và chuyển hóa trong hạt nhân. Nguyên Tử Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của vật chất mà có tính chất vật lý và hóa học đặc trưng. Mỗi loại nguyên tử tạo nên một nguyên tố. Mỗi nguyên tố có một nguyên tử số xác định. Đối...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyên đề LTĐH: Vật lý hạt nhân VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN 1) CÊu t¹o h¹t nh©n nguyªn tö: + H¹t nh©n nguyªn tö gåm pr«t«n (p) , vµ c¸c n¬tron (n) (trung hoµ ®iÖn), gäi chung lµ nucl«n, liªn kÕt víinhau bëi lùc h¹t nh©n, ®ã lµ lùc t-¬ng t¸c m¹nh, lµ lùc hót gi÷a c¸c nucl«n, cã b¸n kÝnh t¸c dông rÊt ng¾n ( r < 10-15m). + Cã nguyªn tö sè Z th× chøa Z pr«ton (cßn gäi Z lµ ®iÖn tÝch h¹t nh©n) vµ N n¬tron; A = Z + N ®-îc gäi A lµsè khèi. C¸c nguyªn tö mµ h¹t nh©n cã cïng sè pr«ton Z, nh-ng cã sè n¬tron N (sè khèi A) kh¸c nhau, gäi lµ c¸c®ång vÞ. Cã hai lo¹i ®ång vÞ bÒn vµ ®ång vÞ phãng x¹. + KH: A X , vÝ dô 235 U . 92 Z 1 khèi l-îng cña ®ång vÞ 12 C ; + §¬n vÞ khèi l-îng nguyªn tö u cã trÞ sè b»ng 6 12 m 1  1,66055 .10 27 kg ; NA lµ sè av«ga®r« NA = 6,023.1023/mol; u xÊp xØ b»ng khèi l-îng u  nguyentuC12  12 NAcña mét nuclon, nªn h¹t nh©n cã sè khèi A th× cã khèi l-îng xÊp xØ b»ng A(u). + Khèi l-îng cña c¸c h¹t: - Pr«ton: mp = 1,007276 u; - n¬tron: mn = 1,008665 u; - ªlectron: me = 0,000549 u. 1 15 + KÝch th-íc h¹t nh©n: h¹t nh©n cã b¸n kÝnh R  1,2.10 .A (m). 3 + §ång vÞ: lµ nh÷ng h¹t nh©n chøa cïng sè pr«ton Z (cã cïng vÞ trÝ trong b¶n HTTH), nh-ng cã sè n¬tronkh¸c nhau. 2) N¨ng l-îng liªn kÕt, n¨ng l-îng liªn kÕt riªng: m = m0 - m = Z.mP + (A-Z).mn – m + §é hôt khèi: m lµ khèi l-îng h¹t nh©n, nÕu cho khèi l-îng nguyªn tö ta ph¶i trõ ®i khèi l-îng c¸c ªlectron. E = m.c2. + N¨ng l-îng liªn kÕt (NNLK) : - §é hôt khèi lín th× NNLK lín. H¹t nh©n cã n¨ng l-îng liªn kÕt lín th× bÒn v÷ng. E = khèi l-îng(theo u)gi¸ trÞ 1u(theo MeV/c2) - TÝnh n¨ng l-îng liªn kÕt theo MeV: - TÝnh n¨ng l-îng theo J: E = n¨ng l-îng(theo MeV)  1,6.10-13. E + N¨ng l-îng liªn kÕt riªng (NLLKR) lµ n¨ng l-îng liªn kÕt cho 1 nuclon.   A H¹t nh©n nµo cã n¨ng l-îng liªn kÕt riªng lín h¬n th× bÒn v÷ng h¬n. + §¬n vÞ n¨ng l-îng lµ: J, kJ, eV, MeV. §¬n vÞ khèi l-îng lµ: g, kg, J/c2; eV/c2; MeV/c2. MeV MeV MeV 1 2  1,7827.1030 kg ; 1kg  0,5611.1030 2 ; 1u  931,5 2 . (tuú theo ®Çu bµi cho). c c c 3) Phãng x¹ a) HiÖn t-îng mét h¹t nh©n bÞ ph©n r·, ph¸t ra c¸c tia phãng x¹ vµ biÕn ®æi thµnh h¹t nh©n kh¸c gäi lµ hiÖnt-îng phãng x¹. §Æc ®iÓm cña phãng x¹: nã lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi h¹t nh©n, kh«ng phô thuéc vµo yÕu tè bªn ngoµi (nhiÖt ®é, ¸psuÊt, m«i tr-êng xung quanh…) mµ phô thuéc vµo b¶n chÊt cña h¹t nh©n (chÊt phãng x¹). b) Tia phãng x¹ kh«ng nh×n thÊy, gåm nhiÒu lo¹i: α, β-, β+, γ. + Tia anpha () lµ h¹t nh©n cña hªli 4 He . Mang ®iÖn tÝch +2e, chuyÓn ®éng víi vËn tèc ban ®Çu kho¶ng 2.107 2m/s. Tia  lµm i«n ho¸ m¹nh nªn n¨ng l-îng gi¶m nhanh, trong kh«ng khÝ ®i ®-îc kho¶ng 8cm, kh«ng xuyªn qua®-îc tÊm b×a dµy 1mm. + Tia bªta: phãng ra víi vËn tèc lín cã thÓ gÇn b»ng vËn tèc ¸nh s¸ng. Nã còng lµm i«n ho¸ m«i tr-êng nh-ngyÕu h¬n tia . Trong kh«ng khÝ cã thÓ ®i ®-îc vµi mÐt vµ cã thÓ xuyªn qua tÊm nh«m dµy cì mm. cã hai lo¹i: - Bª ta trõ β- lµ c¸c electron, kÝ hiÖu lµ 0 e 1 + - Bªta céng β lµ p«zitron kÝ hiÖu lµ 1 e , cã cïng khèi l-îng víi ªletron nh-ng mang ®iÖn tÝch +e cßn 0 gäi lµ ªlectron d-¬ng. + Tia γ lµ sãng ®iÖn tõ cã b-íc sãng rÊt ng¾n (ng¾n h¬n tia X) cì nhá h¬n 10-11m. Nã cã tÝnh chÊt nh- tia X, nh-ng m¹nh h¬n. Cã kh¶ n¨ng ®©m xuyªn m¹nh, rÊt nguy hiÓm cho con ng-êi. Chó ý: Mçi chÊt phãng x¹ chØ cã thÓ phãng ra mét trong 3 tia: hoÆc , hoÆc -, hoÆc + vµ cã thÓ kÌm theo tia. Tia  lµ sù gi¶i phãng n¨ng l-îng cña chÊt phãng x¹. c) Trong ph©n r· α h¹t nh©n con lïi hai « trong b¶ng hÖ thèng tuÇn hoµn so víi h¹t nh©n mÑ. - Trong ph©n r· β- hoÆc β+ h¹t nh©n con tiÕn hoÆc lïi mét « trong b¼ng hÖ thèng tuÇn hoµn so víi h¹t nh©n mÑ. - Trong ph©n r· γ h¹t nh©n kh«ng biÕn ®æi mµ chØ chuyÓn tõ møc n¨ng l-îng cao xuèng møc n¨ng l-îng thÊph¬n. - VËy mét h¹t nh©n chØ phãng ra mét trong 3 tia lµ  hoÆc - hoÆc + vµ cã thÓ kÌm theo tia . f) Cã ®ång vÞ phãng x¹ tù nhiªn vµ nh©n t¹o. §ång vÞ phãng x¹ nh©n t¹o cß cïng tÝnh chÊt víi ®ång vÞ bÒn cñanguyªn tè ®ã. + øng dông: ph-¬ng ph¸p nguyªn tö ®¸nh dÊu: y khoa (chÈn ®o¸n vµ ch÷a bÖnh), trong sinh häc nghiªncøu vËn chuyÓn c¸c chÊt; kh¶o cæ: x¸c ®Þnh tuæi cæ vËt dïng ph-¬ng ph¸p c¸cbon14 (cã T = 5730 n¨m), 4) Ph¶n øng h¹t nh©n: a) Ph¶n øng h¹t nh©n lµ t-¬ng t¸c gi÷a hai h¹t nh©n dÉn ®Õn sù biÕn ®æi chóng thµnh c¸c h¹t kh¸c. + Ph-¬ng tr×nh tæng qu¸t: A + C  C + D. trong ®ã A, B lµ c¸c h¹t t-¬ng t¸c, cßn B, C lµ h¹t s¶n phÈm (t¹othµnh). Mét trong c¸c h¹t trªn cã thÓ lµ  ( 4 He ), 0 e , 0 e , 0 n , 1 p (hay 1 H ). ...