原子核結(jié)構(gòu)
銅臭 / 2022-08-11
一、原子核結(jié)構(gòu)
原子核是由質(zhì)子和中子所構(gòu)成的。例如說,氧16同位素180的核是由8個質(zhì)子和8個中子所構(gòu)成,氧18同位素180的核是由8個質(zhì)子和10個中子所構(gòu)成。同樣,鈾235同位素²³???U的核是由92個質(zhì)子和143個中子構(gòu)成的,鈾238同位素²³???U的核是由92個質(zhì)子和146個中子構(gòu)成的。質(zhì)子和中子,就稱為核子(nuolon)。以下時腧兩個問題: (1)這些核子精合為原子核時所釋出的能量問題;核子秸合時釋出能量的大小,代表著所形成核的穩(wěn)定性,能量釋出愈多,核的位能愈低,因此愈穩(wěn)定; (2)這些核子在核中的相互關(guān)系問題。后一問題到現(xiàn)在還沒有解決。
二、質(zhì)量虧損
一個氦核既然是由二個質(zhì)子和二個中子所組成,就可以考察它們之間的質(zhì)量關(guān)系,從而得出能量關(guān)系。為便利起見,就用原子來計算。這三種原子的質(zhì)量如下:
n=1.008665
H=1.007825
He=4.002604
容易看出,一個氦原子的質(zhì)量較二個氫原子和二個中子的質(zhì)量之和為小,其差值是
2H+2n-He=4.032980-4.002604
= 0.030376克/克原子He
這就是所謂“質(zhì)量虧損”,或“靜質(zhì)量虧損”。質(zhì)量虧損在這一實例中 代表著氦核的結(jié)合能。質(zhì)量虧損現(xiàn)象是靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為運動質(zhì)量的過程。
三、原子核的結(jié)合能
由公式E=mc²可以葉算1個質(zhì)量單位(每克原子)等當于931.16兆電子伏特(每個原子)。由此可以計算一個氨核的結(jié)合能如下:
0.030376x931.44 =28.29兆電子伏特(Mev)
這項能量,如果以每個核子為單位來計算,就得出氦的每個核子的平均結(jié)合能:
28.28÷4=7.07兆電子伏特