Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Элементы ядерной физики

Содержание

§§ Стабильные эл. частицы02До 1932 г. в физике были известны всего 3 частицы: электрон, протон и фотон1) Электроноткрытие: 1897, Дж.Дж.Томсонмасса покоя: me = 9,1095·10–31 кг= 0,511 МэВ/с2заряд частицы: qe = –1,60219·10–19 Клспин: S =
ассоциативное рождениеΛ-гиперона и K0-мезоначерез столкновениес протоном π– - мезона в пузырьковой камерес §§ Стабильные эл. частицы02До 1932 г. в физике были известны всего 3 03античастица – позитрон (заряд +, всеостальные характеристики – такие же).и считается, что 04Оказалось, что кинетическая энергияэлектронов различна и изменяется от 0 до некоторого Eгр 05Основные свойства:1) практически не взаимодействует с веществом2) спин S = ½ 063) протон (греч. protos – первый) 07Эксперимент:1 м3 воды содержит ~1030 протонов.Пусть время жизни протона 1032 лет.Тогда есть 08т.к. энергия правой части превышаетэнергию левой (Ep < En)в свободном состоянии вероятность 094) Нейтронвнутри ядра происходит процессперезарядкипротон и нейтрон представляют собойдва состояния одной частицы 10время жизни нейтрона в связанномсостоянии (в ядре) τ > 1032 лет.происходит реакция 11При малых энергиях в продуктахядерных реакций только эти частицы.При увеличении энергии (бомбардировкаядер) §§ Кварки12 построены из «более элементарных» частиц – кварков, имеющих 13Теоретический анализ показал, чтоэлектроны могут рассеиваться точечными частицами с зарядами –1/3, +2/3 14Протон (+1): p = uudНейтрон (0): n = uddВ настоящее время отсутствуют 15В свободном состоянии кварки не наблюдались, только в парахкварк-антикварк или в группах §§ Состав ядра16Атомное ядро состоит из нуклонов(протонов и нейтронов).Z – зарядовое число, 17Любой элемент в ядерной физикехарактеризуется парой чисел A и Z:Атомные весанекоторыхэлементовотличаются отцелых значений 18Это означает, что химически чистоевещество состоит из смеси атомовс различным весом: 19ядра, имеющие одинаковый заряд Z,но различную массу, называютсяизотопами. 20У легких ядер N ≈ Z,т.е. А ≈ 2Z, у тяжелых – N > Z. §§ Радиоактивный распад21Радиоактивность – самопроизвольное изменение состава ядра.Различают следующие виды распада:1) 222) β-распада) β – (электронный) распадб) β + (позитронный) распадв) электронный захват (K-захват) 233) спонтанное деление ядерПри радиоактивном распаде выполняетсязакон сохранения энергии:M0 – масса начального §§ Статистический закон24В какой момент распадется конкретноеядро предсказать невозможно.Пример. Из 1012 атомов 25ΔN – число распавшихся атомовN0 – число атомов, которые 26Время, за которое распадется половинаатомов, называется временем полураспадаСреднее времяжизни одного атома: §§ Характеристики ядра27Ядро представляет собой системусильно взаимодействующих частиц – нуклонов. 28Основные характеристики ядра:а) стабильные ядра1) заряд (Z)2) масса (A)3) энергия связи (Eсв)4) 29В настоящее время нет теории атомногоядра. При ее создании возникают следу-ющие трудности:1) §§ Модели атомного ядра301) капельная модель (Нильс Бор, 1936)В ней принимается, что 312) оболочечная модель ядраВ основе этой модели – экспериментальный фактпериодичности свойств ядер,Такая 323) Остовая модельЯдро разделяется на остов – устойчивую группу нуклонов,Внешние нуклоны могут §§ Современные проблемы331) поиск элементарной частицы и фундаментального взаимодействия(факт взаимных превращений 3430 актуальных проблем физики (из лекции Гинзбурга В.Л.)1. Управляемая термоядерная реакция. Список вопросов к экзамену по физикеСеместр 3 « Оптика. Атомная и ядерная
Слайды презентации

Слайд 2 §§ Стабильные эл. частицы
02
До 1932 г. в физике

§§ Стабильные эл. частицы02До 1932 г. в физике были известны всего

были известны всего
3 частицы: электрон, протон и фотон
1)

Электрон

открытие: 1897, Дж.Дж.Томсон

масса покоя: me = 9,1095·10–31 кг

= 0,511 МэВ/с2

заряд частицы: qe = –1,60219·10–19 Кл

спин: S = ½ время жизни: τ > 1022 лет

Слайд 3 03
античастица – позитрон (заряд +, все
остальные характеристики –

03античастица – позитрон (заряд +, всеостальные характеристики – такие же).и считается,

такие же).
и считается, что электрон – точечный
объект (d

10–18 м)

2) Нейтрино (с итал. - нейтрончик)

1914, Исследовался β-распад ядер

в настоящее время нет никаких данных
о внутренней структуре электрона

Слайд 4 04
Оказалось, что кинетическая энергия
электронов различна и изменяется
от

04Оказалось, что кинетическая энергияэлектронов различна и изменяется от 0 до некоторого

0 до некоторого Eгр – макс. значения
1930, В.Паули

предположение

1942-1954
экспериментальное
обнаружение

1932, Э.Ферми
название и теория

Eгр

Слайд 5 05
Основные свойства:
1) практически не взаимодействует
с веществом
2)

05Основные свойства:1) практически не взаимодействует с веществом2) спин S = ½

спин S = ½
3) масса покоя < 50

эВ/с2

Считается, что все пространство
заполнено фотонным и нейтринным
газом (реликтовое излучение)

и нейтрино также распространено,
как и фотоны (≈ 300 шт/см3).

Слайд 6
06
3) протон (греч. protos – первый)

063) протон (греч. protos – первый) – ядро

– ядро атома водорода
ввел

название Резерфорд, 1920

масса покоя: mp = 1,673·10–27 кг

= 938,28 МэВ/с2

заряд частицы: qp = 1,60219·10–19 Кл
(с точностью до 20 знаков qp = |qe|)

спин: S = ½

время жизни протона в свободном
состоянии: τ > 1025–1031 лет

Слайд 7
07
Эксперимент:
1 м3 воды содержит ~1030 протонов.
Пусть время жизни

07Эксперимент:1 м3 воды содержит ~1030 протонов.Пусть время жизни протона 1032 лет.Тогда

протона 1032 лет.
Тогда есть надежда, что в 100 м3

воды
за 1 год распадется 1 протон.

Внутри атомных ядер протоны
неустойчивы и протекает реакция:

электронное нейтрино

Слайд 8 08
т.к. энергия правой части превышает
энергию левой (Ep

08т.к. энергия правой части превышаетэнергию левой (Ep < En)в свободном состоянии

En)
в свободном состоянии вероятность
этого события крайне низка,
Для массивных

ядер также возможна
реакция K-захвата

Эта реакция – обратная к β-распаду
характерна, например, для поздних
стадий эволюции звезд.

Слайд 9
09
4) Нейтрон
внутри ядра происходит процесс
перезарядки
протон и нейтрон представляют

094) Нейтронвнутри ядра происходит процессперезарядкипротон и нейтрон представляют собойдва состояния одной

собой
два состояния одной частицы – нуклона,

– протон и нейтрон
меняются местами с помощью
«обмена виртуальной частицей»

открыт в 1932 Дж.Чедвиком

масса покоя: mn = 1,675·10–27 кг

= 939,57 МэВ/с2

заряд частицы: qn = 0

спин: S = ½

Слайд 10 10
время жизни нейтрона в связанном
состоянии (в ядре) τ

10время жизни нейтрона в связанномсостоянии (в ядре) τ > 1032 лет.происходит

> 1032 лет.
происходит реакция β-распада нейтрона
электронное антинейтрино
в свободном состоянии:

τ ≈ 917±14 сек.

Слайд 11
11
При малых энергиях в продуктах
ядерных реакций только эти

11При малых энергиях в продуктахядерных реакций только эти частицы.При увеличении энергии

частицы.
При увеличении энергии (бомбардировка
ядер) на выходе получаются новые.
Сначала эти

частицы называли, потом
обозначали буквами, потом буквами и
цифрами, обозначающими массу ...

70-е ~200
90-е ~400
2000 ~600

Слайд 12 §§ Кварки
12
построены из «более элементарных»

§§ Кварки12 построены из «более элементарных» частиц – кварков, имеющих спин

частиц – кварков, имеющих спин
S =

½ и дробный электрический заряд.

Гипотеза, 1964

все адроны (протоны, нейтроны и др.)

Слайд 13 13
Теоретический анализ показал, что
электроны могут рассеиваться
точечными частицами

13Теоретический анализ показал, чтоэлектроны могут рассеиваться точечными частицами с зарядами –1/3,

с зарядами
–1/3, +2/3
кварк
расшифровка
заряд
u
s
t
d
c
b
strange
true
charmed
beauty
и рассеивающих центра – три

Слайд 14 14
Протон (+1): p = uud
Нейтрон (0): n =

14Протон (+1): p = uudНейтрон (0): n = uddВ настоящее время

udd
В настоящее время
отсутствуют сведения
о внутренней структуре кварков
и,

считается, что это точечные частицы
с размером < 10–18 м.

Слайд 15
15
В свободном состоянии кварки
не наблюдались, только в

15В свободном состоянии кварки не наблюдались, только в парахкварк-антикварк или в

парах
кварк-антикварк или в группах из
трех кварков.
Пример: β-распад нейтрона (d

→ u).

W – бозон, частица, «похожая» на фотон
и переносящая заряд

Слайд 16 §§ Состав ядра
16
Атомное ядро состоит из нуклонов
(протонов и

§§ Состав ядра16Атомное ядро состоит из нуклонов(протонов и нейтронов).Z – зарядовое

нейтронов).
Z – зарядовое число, атомный номер
элемента

(число протонов)

N – число нейтронов в ядре

A – массовое число (кол-во нуклонов)

Слайд 17 17
Любой элемент в ядерной физике
характеризуется парой чисел A

17Любой элемент в ядерной физикехарактеризуется парой чисел A и Z:Атомные весанекоторыхэлементовотличаются отцелых значений

и Z:
Атомные веса
некоторых
элементов
отличаются от
целых значений

Слайд 18 18
Это означает, что химически чистое
вещество состоит из смеси

18Это означает, что химически чистоевещество состоит из смеси атомовс различным весом:

атомов
с различным весом:

Слайд 19 19
ядра, имеющие одинаковый заряд Z,
но различную массу, называются
изотопами.

19ядра, имеющие одинаковый заряд Z,но различную массу, называютсяизотопами.

Они отличаются
количеством нейтронов.

Для 107 элементов известно около 2000
изотопов, 280 – из них устойчивы.

Изотопы с одинаковыми массовыми
числами называются изобарами.

Например:

Слайд 20 20
У легких ядер N ≈ Z,
т.е. А ≈

20У легких ядер N ≈ Z,т.е. А ≈ 2Z, у тяжелых – N > Z.

2Z,
у тяжелых – N > Z.

Слайд 21 §§ Радиоактивный распад
21
Радиоактивность – самопроизвольное
изменение состава

§§ Радиоактивный распад21Радиоактивность – самопроизвольное изменение состава ядра.Различают следующие виды распада:1)

ядра.
Различают следующие виды распада:
1) α-распад, при котором из ядра

вылетает группа нуклонов,
формирующих ядро атома гелия

Слайд 22 22
2) β-распад
а) β – (электронный) распад
б) β +

222) β-распада) β – (электронный) распадб) β + (позитронный) распадв) электронный захват (K-захват)

(позитронный) распад
в) электронный захват
(K-захват)

Слайд 23 23
3) спонтанное деление ядер
При радиоактивном распаде выполняется
закон сохранения

233) спонтанное деление ядерПри радиоактивном распаде выполняетсязакон сохранения энергии:M0 – масса

энергии:
M0 – масса начального ядра
ΣMi – масса продуктов
ΔE >

0 – для самопроизвольно распада

Слайд 24 §§ Статистический закон
24
В какой момент распадется конкретное
ядро предсказать

§§ Статистический закон24В какой момент распадется конкретноеядро предсказать невозможно.Пример. Из 1012

невозможно.
Пример. Из 1012 атомов Ra за 1 с

распадается ≈14 атомов.

λ – постоянная радиоактивного распада,

Пусть вероятность того, что в единицу
времени атом испытает превращение –

тогда

Слайд 25 25
ΔN – число распавшихся атомов
N0 – число атомов,

25ΔN – число распавшихся атомовN0 – число атомов, которые

которые
не распались
N(t) – число

не распавшихся атомов

Слайд 26 26
Время, за которое распадется половина
атомов, называется временем
полураспада
Среднее

26Время, за которое распадется половинаатомов, называется временем полураспадаСреднее времяжизни одного атома:

время
жизни одного
атома:

Слайд 27 §§ Характеристики ядра
27
Ядро представляет собой систему
сильно взаимодействующих частиц

§§ Характеристики ядра27Ядро представляет собой системусильно взаимодействующих частиц – нуклонов.

–
нуклонов.

Ядерные силы притяжения
намного превосходят электрические
силы отталкивания между протонами

Нуклоны в ядре быстро двигаются.

Средняя энергия нуклона в ядре
составляет ≈ 40 МэВ (скорость ≈ 0,3·c)

Слайд 28
28
Основные характеристики ядра:
а) стабильные ядра
1) заряд (Z)
2) масса

28Основные характеристики ядра:а) стабильные ядра1) заряд (Z)2) масса (A)3) энергия связи

(A)
3) энергия связи (Eсв)
4) радиус (форма и размеры)
5) энергетический

спектр состояний

б) нестабильные (радиоактивные) ядра

6) период полураспада

7) тип превращения

8) энергетический спектр и
поляризация испускаемых частиц

Слайд 29 29
В настоящее время нет теории атомного
ядра. При ее

29В настоящее время нет теории атомногоядра. При ее создании возникают следу-ющие

создании возникают следу-
ющие трудности:
1) недостаточность знаний
2) громоздкость уравнений
3) необходимость

учета
коллективного движения нуклонов

Особенности ядерных сил:

1) близкодействие (≈ 10–15 м)

2) зарядовая симметрия

3) насыщение

Слайд 30 §§ Модели атомного ядра
30
1) капельная модель (Нильс Бор,

§§ Модели атомного ядра301) капельная модель (Нильс Бор, 1936)В ней принимается,

1936)
В ней принимается, что ядро ведет
себя подобно капле

несжимаемой
жидкости.

Основанием для этой модели
стал экспериментальный факт
практически одинаковой плотности
всех ядер.

Как и капля жидкости, ядро может
колебаться и деформироваться.

Слайд 31 31
2) оболочечная модель ядра
В основе этой модели –

312) оболочечная модель ядраВ основе этой модели – экспериментальный фактпериодичности свойств


экспериментальный факт
периодичности свойств ядер,
Такая модель хорошо описывает
основные свойства ядра

в основном
или слабо возбужденном состоянии.

аналогично периодичности свойств
атома при заполнении электронных
оболочек.

Слайд 32 32
3) Остовая модель
Ядро разделяется на остов –
устойчивую

323) Остовая модельЯдро разделяется на остов – устойчивую группу нуклонов,Внешние нуклоны

группу нуклонов,
Внешние нуклоны могут деформировать
остов в эллипсоид, этим

объясняется
большой квадрупольный момент ядер.

занимающую низшие уровни согласно
принципу Паули

и группу внешних нуклонов,
двигающихся в поле остова.

Слайд 33 §§ Современные проблемы
33
1) поиск элементарной частицы и

§§ Современные проблемы331) поиск элементарной частицы и фундаментального взаимодействия(факт взаимных превращений

фундаментального взаимодействия
(факт взаимных превращений всех
элементарных частиц)
2) построение теории,

имеющей
минимум постоянных

объяснение сильного, слабого,
гравитационного взаимодействия

Слайд 34 34
30 актуальных проблем физики
(из лекции Гинзбурга

3430 актуальных проблем физики (из лекции Гинзбурга В.Л.)1. Управляемая термоядерная реакция.

В.Л.)
1. Управляемая термоядерная реакция.
2. Сверхпроводимость при высокой и

комнатной температурах.
3. Металлический водород. Другие экзотические субстанции.
4. Двумерные электронные жидкости (аномальный эффект Холла и прочее).
5. Некоторые проблемы твердого тела (гетероструктуры в полупроводниках, квантовые ямы и точки, зарядовые
и спиновые волны, мезоскопия и прочее).
6. Фазовые переходы второго рода и связанные с ними эффекты
7. Поверхностная физика. Кластеры.
8. Жидкие кристаллы. Ферроэлектрики. Ферротороики (Ferrotoroic).
9. Фуллерены. Нанотрубки.
10. Нелинейная физика: турбулентность, солитоны, хаос, странные аттракторы.

11. Разеры (Rasers), гразеры (Grasers) - лазеры на рентгеновских и гамма-лучах.
12. Сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра.
13. Спектр масс элементарных частиц. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика. 14. 14. Кварк-глюонная плазма.
15. Единая теория слабых и электромагнитных взаимодействий.
16. Стандартная модель. Массы нейтрино. Магнитные монополи. Фундаментальная длина.
17. Нелинейные феномены в вакууме и сверхсильных электрических полях.
18. Несохранение CP-инвариантности.
19. Струны. М-теория.

20. Экспериментальная проверка Общей Теории Относительности.
21. Гравитационные волны и их детектирование.
22. Космологические проблемы. Инфляция. Связь космологии и физики высоких энергий.
23. Нейтронные звезды и пульсары. Сверхновые.
24. Черные дыры. Космические струны.
25. Квазары и ядра галактик. Образование галактик.
26. Проблема темной материи и ее детектирование.
27. Поиск ультравысокоэнергичных космических лучей.
28. Гамма-всплески (GRB). Гиперновые.
29. Нейтринная физика и астрономия. Осцилляции нейтрино.
30. Свойства вещества в сверхсильных магнитных полях.

  • Имя файла: elementy-yadernoy-fiziki.pptx
  • Количество просмотров: 147
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Природные ресурсы мирового хозяйства
Следующая - Объем шара. Площадь сферы

Похожие презентации

Принципы радиосвязи. Детектирование и модуляция. Простейший радиоприёмник (урок физики в 11 классе) Принципы радиосвязи. Детектирование и модуляция. Простейший радиоприёмник (урок физики в 11 классе) 142
Основные газовые законы Основные газовые законы 169
Структура атмосферы Структура атмосферы 169
Презентация по физике на тему Электрическое поле (10 класс) Презентация по физике на тему Электрическое поле (10 класс) 145
Урок по теме Дисперсия. (11 класс). Урок по теме Дисперсия. (11 класс). 179
Презентация по физике на тему Движение и взаимодействие тел Презентация по физике на тему Движение и взаимодействие тел 151
Тесты по физической культуре Тесты по физической культуре 143
Краткий курс. Снегоуборочные машины MTD. Средства очистки от снега Heissner Краткий курс. Снегоуборочные машины MTD. Средства очистки от снега Heissner 141
Глаз и зрение Глаз и зрение 134
Презентация по физике Механические колебания Презентация по физике Механические колебания 193
Трение. Вездесущее, мешающее, необходимое Трение. Вездесущее, мешающее, необходимое 127
Преломление света Преломление света 124
Атомная энергетика. Биологическое действие радиации. Термоядерная реакция Атомная энергетика. Биологическое действие радиации. Термоядерная реакция 136
Презентация к уроку: типы редукторов. Презентация к уроку: типы редукторов. 234
Квантовая механика (начало) Квантовая механика (начало) 143
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ). Абсолютная температура. Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ). Абсолютная температура. 189
Презентация к уроку физики в 11 классе Получение и передача переменного электрического тока Презентация к уроку физики в 11 классе Получение и передача переменного электрического тока 179
Вес тела. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела Вес тела. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела 141
магнитное поле1 магнитное поле1 144
физические явление физические явление 129
Взаимодействие тел Взаимодействие тел 139
Сила трения 10 класс Сила трения 10 класс 178
М.В.Ломоносов в науке М.В.Ломоносов в науке 138
Плавание тел 7 класс Плавание тел 7 класс 158
Реактивное движение. Ракеты 9 класс Реактивное движение. Ракеты 9 класс 204
Биологическое действие ионизирующих излучений. Физика высоких энергий Биологическое действие ионизирующих излучений. Физика высоких энергий 121
Закони Ньютона Закони Ньютона 107
Обобщающее занятие Электромагнитное поле Обобщающее занятие Электромагнитное поле 209
Наши продукты - наше здоровье Наши продукты - наше здоровье 131
Карданный вал Карданный вал 147