Il y a de nombreuses années, les gens se demandaient de quoi sont faites toutes les substances. Le premier qui a tenté d'y répondre était l'ancien scientifique grec Démocrite, qui croyait que toutes les substances sont composées de molécules. Nous savons maintenant que les molécules sont construites à partir d'atomes. Les atomes sont constitués de particules encore plus petites. Au centre d'un atome se trouve le noyau, qui contient des protons et des neutrons. Les plus petites particules - les électrons - se déplacent en orbite autour du noyau. Leur masse est négligeable par rapport à la masse du noyau. Mais comment trouver la masse du noyau, seuls les calculs et la connaissance de la chimie aideront. Pour ce faire, vous devez déterminer le nombre de protons et de neutrons dans le noyau. Affichez les valeurs tabulaires des masses d'un proton et d'un neutron et trouvez leur masse totale. Ce sera la masse du noyau.

Souvent, vous pouvez rencontrer une telle question, comment trouver la masse, connaître la vitesse. Selon les lois classiques de la mécanique, la masse ne dépend pas de la vitesse du corps. Après tout, si une voiture, s'éloignant, commence à prendre de la vitesse, cela ne signifie pas du tout que sa masse va augmenter. Pourtant, au début du XXe siècle, Einstein a présenté une théorie selon laquelle cette dépendance existe. Cet effet appelé l'augmentation relativiste de la masse corporelle. Et elle se manifeste lorsque la vitesse des corps approche la vitesse de la lumière. Les accélérateurs de particules modernes permettent d'accélérer les protons et les neutrons à des vitesses aussi élevées. Et de fait, dans ce cas, une augmentation de leurs masses a été enregistrée.

Mais nous vivons toujours dans le monde haute technologie mais à basse vitesse. Par conséquent, pour savoir calculer la masse d'une substance, il n'est pas du tout nécessaire d'accélérer le corps à la vitesse de la lumière et d'apprendre la théorie d'Einstein. Le poids corporel peut être mesuré sur une balance. Certes, tout le monde ne peut pas être mis sur la balance. Par conséquent, il existe une autre façon de calculer la masse à partir de sa densité.

L'air qui nous entoure, l'air si nécessaire à l'humanité, a aussi sa propre masse. Et, pour résoudre le problème de la détermination de la masse d'air, par exemple dans une pièce, il n'est pas nécessaire de compter le nombre de molécules d'air et de résumer la masse de leurs noyaux. Vous pouvez simplement déterminer le volume de la pièce et le multiplier par la densité de l'air (1,9 kg / m3).

Les scientifiques ont maintenant appris avec une grande précision à calculer les masses de différents corps, des noyaux des atomes à la masse le globe et même des étoiles situées à plusieurs centaines d'années-lumière de nous. La masse, en tant que grandeur physique, est une mesure de l'inertie d'un corps. Les corps plus massifs, disent-ils, sont plus inertes, c'est-à-dire qu'ils changent de vitesse plus lentement. Par conséquent, après tout, la vitesse et la masse sont interconnectées. Mais caractéristique principale Cette valeur est que tout corps ou substance a une masse. Il n'y a pas de matière au monde qui n'ait pas de masse !

En étudiant la composition de la matière, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que toute matière est constituée de molécules et d'atomes. Pendant longtemps, l'atome (traduit du grec par "indivisible") a été considéré comme la plus petite unité structurelle de la matière. Cependant, d'autres études ont montré que l'atome a une structure complexe et, à son tour, comprend des particules plus petites.

De quoi est composé un atome ?

En 1911, le scientifique Rutherford a suggéré que l'atome a une partie centrale qui a une charge positive. Ainsi, pour la première fois, le concept de noyau atomique est apparu.

Selon le schéma de Rutherford, appelé modèle planétaire, un atome se compose d'un noyau et de particules élémentaires de charge négative - des électrons se déplaçant autour du noyau, tout comme les planètes tournent autour du Soleil.

En 1932, un autre scientifique, Chadwick, découvre le neutron, une particule qui n'a pas de charge électrique.

Selon les conceptions modernes, le noyau correspond au modèle planétaire proposé par Rutherford. Le noyau porte la majeure partie de la masse atomique. Il a également une charge positive. Le noyau atomique contient des protons - des particules chargées positivement et des neutrons - des particules qui ne portent pas de charge. Les protons et les neutrons sont appelés nucléons. Les particules chargées négativement - les électrons - orbitent autour du noyau.

Le nombre de protons dans le noyau est égal à ceux qui se déplacent en orbite. Par conséquent, l'atome lui-même est une particule qui ne porte pas de charge. Si un atome capture des électrons étrangers ou perd les siens, alors il devient positif ou négatif et s'appelle un ion.

Les électrons, les protons et les neutrons sont collectivement appelés particules subatomiques.

La charge du noyau atomique

Le noyau a un numéro de charge Z. Il est déterminé par le nombre de protons qui composent le noyau atomique. Connaître ce montant est simple: il suffit de se référer au système périodique de Mendeleïev. Le numéro atomique de l'élément auquel appartient un atome est égal au nombre de protons du noyau. Ainsi, si l'élément chimique oxygène correspond au numéro de série 8, alors le nombre de protons sera également égal à huit. Puisque le nombre de protons et d'électrons dans un atome est le même, il y aura également huit électrons.

Le nombre de neutrons est appelé le nombre isotopique et est désigné par la lettre N. Leur nombre peut varier dans un atome du même élément chimique.

La somme des protons et des électrons dans le noyau s'appelle le nombre de masse d'un atome et est désignée par la lettre A. Ainsi, la formule de calcul du nombre de masse ressemble à ceci: A \u003d Z + N.

isotopes

Dans le cas où les éléments ont un nombre égal de protons et d'électrons, mais un nombre différent de neutrons, ils sont appelés isotopes d'un élément chimique. Il peut y avoir un ou plusieurs isotopes. Ils sont placés dans la même cellule du système périodique.

Les isotopes ont grande importance en chimie et en physique. Par exemple, un isotope de l'hydrogène - le deutérium - en combinaison avec l'oxygène donne une substance complètement nouvelle, appelée eau lourde. Il a un point d'ébullition et de congélation différent de la normale. Et la combinaison du deutérium avec un autre isotope de l'hydrogène - le tritium conduit à une réaction de fusion thermonucléaire et peut être utilisée pour générer une énorme quantité d'énergie.

Masse du noyau et des particules subatomiques

La taille et la masse des atomes sont négligeables dans l'esprit de l'homme. La taille des noyaux est d'environ 10 -12 cm.La masse du noyau atomique est mesurée en physique dans les unités dites de masse atomique - a.m.u.

Pour une heure du matin prendre un douzième de la masse d'un atome de carbone. En utilisant les unités de mesure usuelles (kilogrammes et grammes), la masse peut être exprimée comme suit : 1 h. \u003d 1,660540 10 -24 g Exprimée de cette manière, on l'appelle la masse atomique absolue.

Bien que le noyau atomique soit le composant le plus massif de l'atome, ses dimensions par rapport au nuage d'électrons qui l'entoure sont extrêmement petites.

forces nucléaires

Les noyaux atomiques sont extrêmement stables. Cela signifie que les protons et les neutrons sont retenus dans le noyau par certaines forces. Il ne peut s'agir de forces électromagnétiques, car les protons sont des particules de même charge, et on sait que les particules de même charge se repoussent. Les forces gravitationnelles sont trop faibles pour maintenir les nucléons ensemble. Par conséquent, les particules sont retenues dans le noyau par une interaction différente - les forces nucléaires.

L'interaction nucléaire est considérée comme la plus forte de toutes celles qui existent dans la nature. Par conséquent, ce type d'interaction entre les éléments du noyau atomique est appelé fort. Il est présent dans de nombreuses particules élémentaires, ainsi que dans les forces électromagnétiques.

Caractéristiques des forces nucléaires

1. Action courte. Les forces nucléaires, contrairement aux forces électromagnétiques, ne se manifestent qu'à de très petites distances comparables à la taille du noyau.
2. Indépendance de charge. Cette caractéristique se manifeste dans le fait que les forces nucléaires agissent de manière égale sur les protons et les neutrons.
3. Saturation. Les nucléons du noyau n'interagissent qu'avec un certain nombre d'autres nucléons.

Énergie de liaison du noyau

Quelque chose d'autre est étroitement lié au concept d'interaction forte - l'énergie de liaison des noyaux. L'énergie de liaison nucléaire est la quantité d'énergie nécessaire pour diviser un noyau atomique en ses nucléons constitutifs. Elle est égale à l'énergie nécessaire pour former un noyau à partir de particules individuelles.

Pour calculer l'énergie de liaison d'un noyau, il est nécessaire de connaître la masse des particules subatomiques. Les calculs montrent que la masse d'un noyau est toujours inférieure à la somme de ses nucléons constitutifs. Le défaut de masse est la différence entre la masse du noyau et la somme de ses protons et électrons. En utilisant la relation entre la masse et l'énergie (E \u003d mc 2), vous pouvez calculer l'énergie générée lors de la formation du noyau.

La force de l'énergie de liaison du noyau peut être jugée par l'exemple suivant : la formation de plusieurs grammes d'hélium produit la même quantité d'énergie que la combustion de plusieurs tonnes de charbon.

Réactions nucléaires

Les noyaux des atomes peuvent interagir avec les noyaux d'autres atomes. De telles interactions sont appelées réactions nucléaires. Les réactions sont de deux types.

1. Réactions de fission. Ils se produisent lorsque des noyaux plus lourds se décomposent en noyaux plus légers à la suite de l'interaction.
2. Réactions de synthèse. Le processus est l'inverse de la fission : les noyaux entrent en collision, formant ainsi des éléments plus lourds.

Tout réactions nucléaires accompagné de la libération d'énergie, qui est ensuite utilisée dans l'industrie, dans l'armée, dans l'énergie, etc.

Après avoir pris connaissance de la composition du noyau atomique, nous pouvons tirer les conclusions suivantes.

1. Un atome est constitué d'un noyau contenant des protons et des neutrons, et des électrons autour de lui.
2. Le nombre de masse d'un atome est égal à la somme des nucléons de son noyau.
3. Les nucléons sont maintenus ensemble par la force forte.
4. Les forces énormes qui donnent la stabilité du noyau atomique sont appelées les énergies de liaison du noyau.

noyau atomique est la partie centrale de l'atome, composée de protons et de neutrons (appelés collectivement nucléons).

Le noyau a été découvert par E. Rutherford en 1911 lors de l'étude du passage α -particules à travers la matière. Il s'est avéré que la quasi-totalité de la masse d'un atome (99,95%) est concentrée dans le noyau. La taille du noyau atomique est de l'ordre de 10 -1 3 -10 - 12 cm, soit 10 000 fois taille plus petite coquille électronique.

Le modèle planétaire de l'atome proposé par E. Rutherford et son observation expérimentale des noyaux d'hydrogène assommés α -particules des noyaux d'autres éléments (1919-1920), a conduit le scientifique à l'idée de proton. Le terme proton a été introduit au début des années 20 du XXe siècle.

Proton (du grec. protons- d'abord, le personnage p) est une particule élémentaire stable, le noyau d'un atome d'hydrogène.

Proton- une particule chargée positivement dont la charge est égale en valeur absolue à la charge d'un électron e\u003d 1,6 10 -1 9 Cl. La masse d'un proton est 1836 fois la masse d'un électron. Masse au repos d'un proton MP= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 uma

La deuxième particule du noyau est neutron.

Neutron (de lat. neutre- ni l'un ni l'autre, un symbole n) est une particule élémentaire sans charge, c'est-à-dire neutre.

La masse du neutron est 1839 fois la masse de l'électron. La masse d'un neutron est presque égale (légèrement supérieure) à celle d'un proton : la masse au repos d'un neutron libre m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 uma et dépasse la masse du proton de 2,5 masses d'électrons. Neutron, ainsi que le proton sous le nom commun nucléon fait partie de noyaux atomiques.

Le neutron a été découvert en 1932 par D. Chadwig, élève de E. Rutherford, lors du bombardement de béryllium α -particules. Le rayonnement résultant à haut pouvoir pénétrant (il a franchi un obstacle constitué d'une plaque de plomb de 10 à 20 cm d'épaisseur) a intensifié son effet lors du passage à travers la plaque de paraffine (voir figure). L'estimation de l'énergie de ces particules à partir des traces dans la chambre à brouillard, faite par les Joliot-Curie, et des observations complémentaires ont permis d'écarter l'hypothèse initiale que cette γ -quanta. Le grand pouvoir de pénétration des nouvelles particules, appelées neutrons, s'expliquait par leur neutralité électrique. Après tout, les particules chargées interagissent activement avec la matière et perdent rapidement leur énergie. L'existence des neutrons a été prédite par E. Rutherford 10 ans avant les expériences de D. Chadwig. Sur coup α -particules dans les noyaux de béryllium, la réaction suivante se produit :

Voici le symbole du neutron; sa charge est égale à zéro et sa masse atomique relative est approximativement égale à un. Un neutron est une particule instable : un neutron libre dans un temps de ~ 15 min. se désintègre en un proton, un électron et un neutrino - une particule dépourvue de masse au repos.

Après la découverte du neutron par J. Chadwick en 1932, D. Ivanenko et W. Heisenberg ont proposé indépendamment modèle proton-neutron (nucléon) du noyau. Selon ce modèle, le noyau est constitué de protons et de neutrons. Nombre de protons Z coïncide avec le numéro de série de l'élément dans le tableau de D. I. Mendeleïev.

Frais de base Q déterminé par le nombre de protons Z, qui font partie du noyau, et est un multiple de la valeur absolue de la charge électronique e:

Q = + Ze.

Numéro Z appelé numéro de charge nucléaire ou alors numéro atomique.

Nombre de masse du noyau MAIS appelé le nombre total de nucléons, c'est-à-dire de protons et de neutrons qu'il contient. Le nombre de neutrons dans un noyau est noté par la lettre N. Donc le nombre de masse est :

A = Z + N.

Les nucléons (proton et neutron) se voient attribuer un nombre de masse égal à un, et l'électron se voit attribuer une valeur nulle.

L'idée de la composition du noyau a également été facilitée par la découverte isotopes.

Isotopes (du grec. isoségal, identique et topoa- lieu) - ce sont des variétés d'atomes du même élément chimique, dont les noyaux atomiques ont le même nombre de protons ( Z) et un nombre différent de neutrons ( N).

Les noyaux de ces atomes sont également appelés isotopes. Les isotopes sont nucléides un élément. Nucléide (de lat. noyau- noyau) - tout noyau atomique (respectivement, un atome) avec des nombres donnés Z et N. La désignation générale des nucléides est ……. où X- symbole d'un élément chimique, A=Z+N- nombre de masse.

Les isotopes occupent la même place dans le tableau périodique des éléments, d'où leur nom. Par leurs propres moyens propriétés nucléaires(par exemple, en termes de capacité à entrer dans des réactions nucléaires), les isotopes, en règle générale, diffèrent considérablement. Les propriétés chimiques (et presque également physiques) des isotopes sont les mêmes. Cela s'explique par Propriétés chimiquesélément sont déterminés par la charge du noyau, puisque c'est lui qui affecte la structure de la couche électronique de l'atome.

L'exception concerne les isotopes d'éléments légers. Isotopes de l'hydrogène 1 H — protium, 2 H— deutérium, 3 H — tritium ils diffèrent tellement en masse que leurs propriétés physiques et chimiques sont différentes. Le deutérium est stable (c'est-à-dire non radioactif) et est inclus en tant que petite impureté (1: 4500) dans l'hydrogène ordinaire. Le deutérium se combine avec l'oxygène pour former de l'eau lourde. Il bout à la pression atmosphérique normale à 101,2°C et gèle à +3,8°C. Tritium β est radioactif avec une demi-vie d'environ 12 ans.

Tous les éléments chimiques ont des isotopes. Certains éléments n'ont que des isotopes instables (radioactifs). Pour tous les éléments, des isotopes radioactifs ont été obtenus artificiellement.

Isotopes de l'uranium. L'élément uranium a deux isotopes - avec des nombres de masse 235 et 238. L'isotope est seulement 1/140 des plus communs.

Les masses des noyaux atomiques présentent un intérêt particulier pour identifier de nouveaux noyaux, comprendre leur structure, prédire les caractéristiques de désintégration : durée de vie, canaux de désintégration possibles, etc.
Pour la première fois, la description des masses des noyaux atomiques a été donnée par Weizsäcker sur la base du modèle de la goutte. La formule de Weizsäcker permet de calculer la masse du noyau atomique M(A,Z) et l'énergie de liaison du noyau si le nombre de masse A et le nombre de protons Z dans le noyau sont connus.
La formule de Weizsacker pour les masses des noyaux a la forme suivante :

où m p = 938,28 MeV/c 2 , m n = 939,57 MeV/c 2 , a 1 = 15,75 MeV, a 2 = 17,8 MeV, a 3 = 0,71 MeV, a 4 = 23,7 MeV, a 5 = 34 MeV, = (+ 1, 0, -1), respectivement, pour les noyaux impairs-impairs, les noyaux avec A impair, les noyaux pairs-pairs.
Les deux premiers termes de la formule sont les sommes des masses des protons et des neutrons libres. Les termes restants décrivent l'énergie de liaison du noyau :

• a 1 A tient compte de la constance approximative de l'énergie spécifique de liaison du noyau, c'est-à-dire reflète la propriété de saturation des forces nucléaires ;
• a 2 A 2/3 décrit l'énergie de surface et tient compte du fait que les nucléons de surface dans le noyau sont liés plus faiblement ;
• a 3 Z 2 /A 1/3 décrit la diminution de l'énergie de liaison nucléaire due à l'interaction coulombienne des protons ;
• a 4 (A - 2Z) 2 /A tient compte de la propriété d'indépendance de charge des forces nucléaires et de l'action du principe de Pauli ;
• a 5 A -3/4 prend en compte les effets d'accouplement.

Les paramètres a 1 - a 5 inclus dans la formule de Weizsäcker sont choisis de manière à décrire de manière optimale les masses des noyaux proches de la région de stabilité β.
Cependant, il était clair dès le début que la formule de Weizsacker ne tenait pas compte de certains détails spécifiques de la structure des noyaux atomiques.
Ainsi, la formule de Weizsäcker suppose une distribution uniforme des nucléons dans l'espace des phases, c'est-à-dire néglige essentiellement la structure en coquille du noyau atomique. En effet, la structure en coquille conduit à une inhomogénéité dans la distribution des nucléons dans le noyau. L'anisotropie résultante du champ moyen dans le noyau conduit également à la déformation des noyaux à l'état fondamental.

La précision avec laquelle la formule de Weizsäcker décrit les masses des noyaux atomiques peut être estimée à partir de la Fig. 6.1, qui montre la différence entre les masses des noyaux atomiques mesurées expérimentalement et les calculs basés sur la formule de Weizsäcker. La déviation atteint 9 MeV, soit environ 1% de l'énergie de liaison totale du noyau. Dans le même temps, on voit clairement que ces déviations sont de nature systématique, ce qui est dû à la structure en coquille des noyaux atomiques.
L'écart de l'énergie de liaison nucléaire par rapport à la courbe lisse prédite par le modèle de goutte de liquide a été la première indication directe de la structure de la coquille du noyau. La différence d'énergie de liaison entre les noyaux pairs et impairs indique la présence de forces d'appariement dans les noyaux atomiques. L'écart par rapport au comportement "lisse" des énergies de séparation de deux nucléons dans les noyaux entre des coquilles remplies est une indication de la déformation des noyaux atomiques à l'état fondamental.
Les données sur les masses des noyaux atomiques sous-tendent la vérification de divers modèles de noyaux atomiques, de sorte que la précision de la connaissance des masses des noyaux est d'une grande importance. Les masses des noyaux atomiques sont calculées à l'aide de divers modèles phénoménologiques ou semi-empiriques utilisant diverses approximations de théories macroscopiques et microscopiques. Les formules de masse actuellement existantes décrivent assez bien les masses (énergies de liaison) des noyaux proches de la vallée de stabilité. (La précision de l'estimation de l'énergie de liaison est d'environ 100 keV). Cependant, pour les noyaux éloignés de la vallée de stabilité, l'incertitude sur la prédiction de l'énergie de liaison augmente à plusieurs MeV. (Fig. 6.2). Dans la Fig.6.2, vous pouvez trouver des références à des ouvrages dans lesquels diverses formules de masse sont données et analysées.

La comparaison des prédictions de différents modèles avec les masses mesurées des noyaux indique qu'il faut privilégier les modèles basés sur une description microscopique prenant en compte la structure en coquille des noyaux. Il convient également de garder à l'esprit que la précision de la prédiction des masses des noyaux dans les modèles phénoménologiques est souvent déterminée par le nombre de paramètres qui y sont utilisés. Des données expérimentales sur les masses des noyaux atomiques sont données dans la revue. De plus, leurs valeurs constamment mises à jour peuvent être trouvées dans les documents de référence du système de base de données international.
Derrière dernières années Diverses méthodes ont été développées pour la détermination expérimentale des masses de noyaux atomiques à courte durée de vie.

Méthodes de base pour déterminer les masses des noyaux atomiques

Nous énumérons, sans entrer dans les détails, les principales méthodes de détermination des masses des noyaux atomiques.

• La mesure de l'énergie de désintégration β Q b est une méthode assez courante pour déterminer les masses des noyaux éloignés de la limite de stabilité β. Pour déterminer la masse inconnue subissant une désintégration β du noyau A

,

le rapport est utilisé

M A \u003d M B + m e + Q b / c 2.

Par conséquent, connaissant la masse du noyau final B, on peut obtenir la masse du noyau initial A. La désintégration bêta se produit souvent dans l'état excité du noyau final, ce qui doit être pris en compte.

Cette relation est écrite pour les désintégrations α de l'état fondamental du noyau initial à l'état fondamental du noyau final. Les énergies d'excitation peuvent être facilement prises en compte. La précision avec laquelle les masses des noyaux atomiques sont déterminées à partir de l'énergie de désintégration est d'environ 100 keV. Cette méthode est largement utilisée pour déterminer les masses des noyaux superlourds et leur identification.

1. Mesure des masses des noyaux atomiques par la méthode du temps de vol

La détermination de la masse du noyau (A ~ 100) avec une précision de ~ 100 keV équivaut à la précision relative de la mesure de masse ΔM/M ~10 -6 . Pour atteindre cette précision, l'analyse magnétique est utilisée conjointement avec la mesure du temps de vol. Cette technique est utilisée dans les spectromètres SPEG - GANIL (Fig. 6.3) et TOFI - Los Alamos. La rigidité magnétique Bρ, la masse des particules m, la vitesse des particules v et la charge q sont liées par

Ainsi, connaissant la rigidité magnétique du spectromètre B, on peut déterminer m/q pour des particules ayant la même vitesse. Cette méthode permet de déterminer les masses des noyaux avec une précision de ~ 10 -4 . La précision des mesures des masses des noyaux peut être améliorée si le temps de vol est mesuré simultanément. Dans ce cas, la masse ionique est déterminée à partir de la relation

où L est la base de vol, TOF est le temps de vol. Les bases de travées vont de quelques mètres à 10 3 mètres et permettent d'augmenter la précision de mesure des masses des noyaux à 10 -6 .
Une augmentation significative de la précision de la détermination des masses des noyaux atomiques est également facilitée par le fait que les masses de différents noyaux sont mesurées simultanément, dans une expérience, et que les valeurs exactes des masses des noyaux individuels peuvent être utilisées comme référence points. La méthode ne permet pas de séparer les états fondamentaux et isomères des noyaux atomiques. Un montage avec une trajectoire de vol de ~3,3 km est en cours de création au GANIL, qui permettra d'améliorer de 10 -7 la précision de la mesure des masses des noyaux à plusieurs unités.

1. Détermination directe des masses des noyaux en mesurant la fréquence du cyclotron

Pour une particule tournant dans un champ magnétique constant B, la fréquence de rotation est liée à sa masse et sa charge par la relation

Malgré le fait que les méthodes 2 et 3 sont basées sur le même rapport, la précision de la méthode 3 de mesure de la fréquence cyclotron est plus élevée (~ 10 -7), car cela équivaut à utiliser une base de portée plus longue.

2. Mesure des masses des noyaux atomiques dans un anneau de stockage

   Cette méthode est utilisée sur l'anneau de stockage ESR du GSI (Darmstadt, Allemagne). La méthode utilise un détecteur Schottky, elle est applicable pour déterminer les masses de noyaux de durée de vie > 1 min. La méthode de mesure de la fréquence cyclotronique des ions dans un anneau de stockage est utilisée en combinaison avec la pré-séparation des ions à la volée. La configuration FRS-ESR au GSI (Fig. 6.4) a effectué des mesures de précision des masses d'un grand nombre de noyaux sur une large gamme de nombres de masse.

   Des noyaux de 209 Bi accélérés à une énergie de 930 MeV/nucléon ont été focalisés sur une cible de béryllium de 8 g/cm 2 d'épaisseur située à l'entrée du FRS. Suite à la fragmentation du 209 Bi, un grand nombre de particules secondaires allant du 209 Bi au 1 H. Les produits de la réaction sont séparés à la volée selon leur dureté magnétique. L'épaisseur de la cible est choisie de manière à élargir la gamme de noyaux capturés simultanément par le système magnétique. L'expansion de la gamme de noyaux se produit en raison du fait que les particules avec des charges différentes sont décélérées d'une manière différente dans une cible de béryllium. Le fragment séparateur FRS est réglé pour le passage de particules d'une dureté magnétique d'environ 350 MeV/nucléon. À travers le système à la plage choisie de la charge des noyaux détectés (52 < Z < 83) peuvent simultanément laisser passer des atomes entièrement ionisés (ions nus), des ions de type hydrogène (de type hydrogène) ayant un électron ou des ions de type hélium (de type hélium) ayant deux électrons. Étant donné que la vitesse des particules lors du passage du FRS ne change pratiquement pas, la sélection de particules ayant la même rigidité magnétique sélectionne les particules avec la valeur M/Z avec une précision de ~ 2 %. Par conséquent, la fréquence de rotation de chaque ion dans l'anneau de stockage ESR est déterminée par le rapport M/Z. Cela sous-tend la méthode de précision pour mesurer les masses des noyaux atomiques. La fréquence de révolution des ions est mesurée par la méthode Schottky. L'utilisation de la méthode de refroidissement ionique dans un anneau de stockage augmente en outre la précision de la détermination de la masse d'un ordre de grandeur. Sur la fig. 6.5 montre le tracé des masses de noyaux atomiques séparés par cette méthode dans le GSI. Il convient de garder à l'esprit que les noyaux ayant une demi-vie de plus de 30 secondes peuvent être identifiés à l'aide de la méthode décrite, qui est déterminée par le temps de refroidissement du faisceau et le temps d'analyse.

   Sur la fig. 6.6 montre les résultats de la détermination de la masse de l'isotope 171 Ta dans divers états de charge. Divers isotopes de référence ont été utilisés dans l'analyse. Les valeurs mesurées sont comparées aux données du tableau (Wapstra).

3. Mesurer les masses des noyaux à l'aide du piège Penning

   De nouvelles possibilités expérimentales de mesures de précision des masses des noyaux atomiques s'ouvrent dans une combinaison de méthodes ISOL et de pièges à ions. Pour les ions qui ont très peu d'énergie cinétique et donc un petit rayon de rotation dans un champ magnétique fort, des pièges de Penning sont utilisés. Cette méthode est basée sur la mesure précise de la fréquence de rotation des particules

   ω = B(q/m),

   emprisonné dans un champ magnétique puissant. La précision de mesure de la masse des ions légers peut atteindre ~ 10 -9 . Sur la fig. La figure 6.7 montre le spectromètre ISOLTRAP monté sur le séparateur ISOL - CERN.
   Les principaux éléments de cette installation sont les sections de préparation des faisceaux d'ions et deux pièges de Penning. Le premier piège de Penning est un cylindre placé dans un champ magnétique d'environ 4 T. Les ions du premier piège sont en outre refroidis en raison des collisions avec le gaz tampon. Sur la fig. La figure 6.7 montre la distribution massique des ions avec A = 138 dans le premier piège de Penning en fonction de la vitesse de rotation. Après refroidissement et purification, le nuage d'ions du premier piège est injecté dans le second. Ici, la masse de l'ion est mesurée par la fréquence de résonance de rotation. La résolution réalisable dans cette méthode pour les isotopes lourds à courte durée de vie est la plus élevée et s'élève à ~ 10 -7 .

   Riz. 6.7 Spectromètre ISOLTRAP

Comment trouver la masse du noyau d'un atome ? et j'ai obtenu la meilleure réponse

Réponse de NiNa Martushova[gourou]

A = nombre p + nombre n. C'est-à-dire que toute la masse de l'atome est concentrée dans le noyau, puisque l'électron a une masse négligeable égale à 11800 a. e. m., tandis que le proton et le neutron ont chacun une masse de 1 unité de masse atomique. La masse atomique relative est un nombre fractionnaire car c'est la moyenne arithmétique des masses atomiques de tous les isotopes d'un élément chimique donné, en tenant compte de leur prévalence dans la nature.

Réponse de Yoehmet[gourou]
Prenez la masse de l'atome et soustrayez la masse de tous les électrons.

Réponse de Vladimir Sokolov[gourou]
Additionnez la masse de tous les protons et neutrons du noyau. Vous en tirerez beaucoup.

Réponse de Dasha[débutant]
tableau périodique pour aider

Réponse de Anastasia Durakova[actif]
Trouvez la valeur de la masse relative d'un atome dans le tableau périodique, arrondissez-la à un nombre entier - ce sera la masse du noyau de l'atome. La masse du noyau, ou le nombre de masse d'un atome, est composé du nombre de protons et de neutrons dans le noyau
A = nombre p + nombre n. C'est-à-dire que toute la masse de l'atome est concentrée dans le noyau, puisque l'électron a une masse négligeable égale à 11800 a. e. m., tandis que le proton et le neutron ont chacun une masse de 1 unité de masse atomique. La masse atomique relative est un nombre fractionnaire car c'est la moyenne arithmétique des masses atomiques de tous les isotopes d'un élément chimique donné, en tenant compte de leur prévalence dans la nature. tableau périodique pour aider

Réponse de 3 réponses[gourou]

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