Vật Lý hạt nhân lý thuyết và bài tập

Thuviendientu.org

SƠ LƢỢC VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Cấu trúc hạt nhân. Độ hụt khối và năng lƣợng liên kết

Hạt nhân nguyên tử bao gồm các proton và notron gọi chung là các hạt nuclon. Các nuclon này

liên kết bằng lực hạt nhân, là loại lực có cự li tƣơng tác rất nhỏ. Một hạt nhân X có Z proton và N

notron thì sẽ có Z = A + N nuclon, sẽ đƣợc kí hiệu là . Z cũng chính là vị trí của nguyên tố

tƣơng ứng trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Khối lƣợng của các nuclon hay các hạt nhân đƣợc đo bằng đơn vị Cacbon, là khối lƣợng bằng

1/12 khối lƣợng của hạt nhân C12, kí hiệu là u. Khối lƣợng của proton là 1,0073 u, khối lƣợng

của notron là 1,0087 u. Đơn vị khối lƣợng u cũng có thể viết là 931 MeV/c2

.

Điều đặc biệt là tổng khối lƣợng m0 của các nuclon cấu thành bao giờ cũng lớn hơn khối lƣợng m

của hạt nhân. Gọi m = m0 – m là độ hụt khối của hạt nhân. Theo hệ thức năng lƣợng của

Anhxtanh, ta thấy năng lƣợng để giải phóng các nuclon trong hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ

tối thiểu phải là m.c

2

. Năng lƣợng đó gọi là năng lƣợng liên kết của hạt nhân.

2. Phóng xạ.

Sự phóng xạ là hạt nhân phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Các tia phóng

xạ có thể là tia α gồm các hạt nhân hạt Heli, tia β gồm các electron hoặc phản electron hay các tia

gamma là các sóng điện từ mạnh.

Bản chất của phóng xạ β+

là một proton biến thành một notron và một hạt e+

:

p n + e+

Bản chất của phóng xạ β￾là một notron biến thành một proton và một hạt e-

:

n p + e-

.

Sự phóng xạ không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài nhƣ áp suất, nhiệt độ, ánh sáng. Cứ sau

một khoảng thời gian T gọi là chu kì bán rã thì số lƣợng hạt nhân phóng xạ giảm đi một nửa. Do

dó ta viết:

N = N0.

Hoặc N = N0.e-λt với λ = ln2/T

Từ đó ta cũng có:

m = m0.e-λt

= m0. .

n = n0.e-λt

= n0. .

Độ phóng xạ hay hoạt độ phóng xạ là số hạt phóng xạ trong một giây. Một phóng xạ trên giây gọi

là một Bec-cơ-ren (Bq), 1 Curi (Ci) là 3,7.1010 phóng xạ trên giây: 1 Ci = 3,7.1010 Bq.