Материал: Пустынский Л.Н. Конспект лекций по Ядерной физике

ского рентгеновского излучения для ряда химических элементов, следующих друг за другом в периодической системе элементов. Измерения показали, что λ изменяется дискретным образом от некоторой целой величины Z, которая совпадает с порядковым номером элемента и изменяется на единицу при переходе от элемента к соседнему элементу в периодической системе, а для водорода равна единице. Мозли интерпретировал эту величину как заряд ядра и установил, что (закон Мозли):

где a и b – константы для данной серии рентгеновского излучения и не зависят от элемента.

Закон Мозли определяет заряд ядер химического элемента косвенным образом. Прямые опыты по измерению заряда ядер на основе закона Кулона были выполнены Чедвиком в 1920 г. В 1911 г. Резерфорд, используя закон Кулона, получил формулу

11

α-частиц в виде кольца (заштриховано на рис 1.2.1) размещался сносно и на равных расстояниях между источником И и детектором α-частиц Д. При измерении количества dN рассеянных α-частиц от-

кольцо перекрывалось экраном с отверстием, и измерялась плотность тока α-частиц в точке расположения детектора. Используя полученные данные, рассчитывалось количество N α-частиц, падающих на кольцо в единицу времени. Таким образом, если известна энергия α-частиц, испускаемых источником, без труда определяется величина Z в формуле (1.2.2). Некоторые из результатов, полученные Чедвиком, приведены в таблице 1.2.1 и не оставляют сомнений в справедливости закона Мозли.

§1.3. Масса ядра и масса атома

Масса ядра является одной из важных характеристик. Массу ядра нуклида данного состава (А,Z) будем обозначать М(А,Z) или М(АХ),

амассу соответствующего нуклида Мат.

Вядерной физике, так же как и в атомной физике, для измерения масс широко используется атомная единица массы (а.е.м.):

В этих единицах:

масса протона mp = 1,6726 10-24 г = 1,007825 а.е.м.; масса нейтрона mn = 1,6749 10-24 г = 1,008665 а.е.м.

12

Видно, что 1 а.е.м. близка к массе нуклона, что очень удобно.

Масса электрона me много меньше массы протона, mp /me = 1836. Масса нуклида, выраженная в атомных единицах массы, является относительной величиной и называется атомной массой. Атомная масса имеет специальное обозначение Аr (не путать с массовым чис-

лом А!).

называется избытком массы нуклида и имеет большое значение в ядерной физике. Формула (1.3.3) выражает различие между понятиями атомной массы и массового числа. Однако величина Δ(A,Z) << 1 для всех нуклидов и поэтому даже для самых легких ядер атомная масса примерно равна массовому числу. Это послужило одной из причин выбрать пару чисел (A,Z) для идентификации состава ядра нуклида.

Связь между массой любого тела и его энергией покоя дается формулой:

где с = 2,998 1010 см/с - скорость света в вакууме. На этом основании в ядерной физике для измерения массы, так же как и энергии, часто используется единица энергии электронвольт (эВ) и производные от нее:

1 кэВ (килоэлектронвольт) = 103 эВ

1 МэВ (мегаэлектронвольт) = 106 эВ 1 ГэВ (гигаэлектронвольт) = 109 эВ.

Напомним, что 1 эВ – изменение энергии элементарного заряда е при прохождении им разности потенциалов равной 1 В.

13