Нейтронно-протонное отношение - Neutron–proton ratio
Ядерная физика |
---|
Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерное вещество · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
Ядерная стабильность
|
Высокоэнергетические процессы
|
Процессы ядерного синтеза : звездные · Большой взрыв · Нуклиды сверхновых : изначальные · космогенные · искусственные |
Альварес · Беккерель · Бете · А. Бор · Н. Бор · Чедвик · Кокрофт · Ир. Кюри · о. Кюри · Пи. Кюри · Склодовская-Кюри · Дэвиссон · Ферми · Хан · Йенсен · Лоуренс · Майер · Майтнер · Олифант · Оппенгеймер · Proca · Перселла · Раби · Резерфорда · дерново · Штрассман · Святецкий · Szilárd · Теллер · Томсон · Уолтон · Вигнера
|
Отношение нейтронов к протонам ( отношение N / Z или ядерное отношение ) атомного ядра - это отношение количества нейтронов к количеству протонов . Среди стабильных ядер и встречающихся в природе ядер это соотношение обычно увеличивается с увеличением атомного номера. Это связано с тем, что силы электрического отталкивания между протонами масштабируются с расстоянием иначе, чем сильные ядерные силы притяжения. В частности, большинство пар протонов в больших ядрах не достаточно далеко друг от друга, так что электрическое отталкивание преобладает над сильным ядерным взаимодействием, и, таким образом, плотность протонов в стабильных более крупных ядрах должна быть ниже, чем в стабильных меньших ядрах, где большее количество пар протонов имеет заметную аттракционы ядерных сил ближнего действия.
Для каждого элемента с атомным номером Z, достаточно маленьким, чтобы занимать только первые три ядерные оболочки , то есть до уровня кальция ( Z = 20), существует стабильный изотоп с отношением N / Z, равным единице, за исключением бериллия ( N / Z = 1,25) и каждый элемент с нечетным атомным номером от 9 до 19 включительно ( N = Z + 1). Водород-1 (отношение N / Z = 0) и гелий-3 (отношение N / Z = 0,5) - единственные стабильные изотопы с нейтронно-протонным отношением меньше единицы. Уран-238 имеет самое высокое отношение N / Z среди всех первичных нуклидов - 1,587, в то время как свинец-208 имеет самое высокое отношение N / Z среди всех известных стабильных изотопов - 1,537. Радиоактивный распад обычно протекает так, чтобы изменить отношение N / Z для повышения стабильности. Если отношение N / Z больше 1, альфа-распад увеличивает отношение N / Z и, следовательно, обеспечивает общий путь к стабильности для распадов с участием больших ядер со слишком небольшим количеством нейтронов. Эмиссия позитронов и захват электронов также увеличивают соотношение, в то время как бета-распад уменьшает соотношение.
Ядерные отходы существуют в основном потому, что у ядерного топлива более стабильное отношение N / Z, чем у продуктов деления .
Полуэмпирическое описание
Для стабильных ядер нейтронно-протонное отношение таково, что энергия связи находится в локальном минимуме или близка к минимуму.
В рамках модели жидкой капли эта энергия связи аппроксимируется эмпирической формулой Бете – Вайцзеккера
Учитывая значение и игнорируя вклады спаривания нуклонов (т.е. игнорируя член), энергия связи является квадратичным выражением, в котором минимизируется, когда нейтрон-протонное отношение равно .
Смотрите также
Ссылки
Эта статья по ядерной физике или атомной физике незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |