Shumë vite më parë, njerëzit pyesnin veten se nga përbëhen të gjitha substancat. I pari që u përpoq t'i përgjigjej ishte shkencëtari i lashtë grek Democritus, i cili besonte se të gjitha substancat përbëhen nga molekula. Tani e dimë se molekulat janë ndërtuar nga atomet. Atomet përbëhen nga grimca edhe më të vogla. Në qendër të një atomi është bërthama, e cila përmban protone dhe neutrone. Grimcat më të vogla - elektronet - lëvizin në orbita rreth bërthamës. Masa e tyre është e papërfillshme në krahasim me masën e bërthamës. Por si të gjesh masën e bërthamës, vetëm llogaritjet dhe njohuritë e kimisë do të ndihmojnë. Për ta bërë këtë, ju duhet të përcaktoni numrin e protoneve dhe neutroneve në bërthamë. Shikoni vlerat tabelare të masave të një protoni dhe një neutroni dhe gjeni masën totale të tyre. Kjo do të jetë masa e bërthamës.

Shpesh mund të hasni në një pyetje të tillë, si ta gjeni masën, duke ditur shpejtësinë. Sipas ligjeve klasike të mekanikës, masa nuk varet nga shpejtësia e trupit. Në fund të fundit, nëse një makinë, duke u larguar, fillon të marrë shpejtësinë e saj, kjo nuk do të thotë aspak se masa e saj do të rritet. Megjithatë, në fillim të shekullit të njëzetë, Ajnshtajni paraqiti një teori sipas së cilës ekziston kjo varësi. Ky efekt quhet rritja relativiste e masës trupore. Dhe manifestohet kur shpejtësitë e trupave i afrohen shpejtësisë së dritës. Përshpejtuesit modernë të grimcave bëjnë të mundur përshpejtimin e protoneve dhe neutroneve në shpejtësi kaq të larta. Dhe në fakt, në këtë rast, u regjistrua një rritje e masave të tyre.

Por ne ende jetojmë në botë Teknologji e larte por me shpejtësi të ulët. Prandaj, për të ditur se si të llogarisni masën e një lënde, nuk është aspak e nevojshme të përshpejtoni trupin në shpejtësinë e dritës dhe të mësoni teorinë e Ajnshtajnit. Pesha e trupit mund të matet me peshore. Vërtetë, jo çdo trup mund të vihet në peshore. Prandaj, ekziston një mënyrë tjetër për të llogaritur masën nga dendësia e saj.

Ajri rreth nesh, ajri aq i nevojshëm për njerëzimin, ka gjithashtu masën e vet. Dhe, kur zgjidhet problemi se si të përcaktohet masa e ajrit, për shembull, në një dhomë, nuk është e nevojshme të numërohet numri i molekulave të ajrit dhe të përmblidhet masa e bërthamave të tyre. Ju thjesht mund të përcaktoni vëllimin e dhomës dhe ta shumëzoni atë me densitetin e ajrit (1.9 kg / m3).

Shkencëtarët tani kanë mësuar me saktësi të madhe të llogaritin masat e trupave të ndryshëm, nga bërthamat e atomeve deri te masa Globi madje edhe yjet që janë disa qindra vite dritë larg nesh. Masa, si një sasi fizike, është një masë e inercisë së një trupi. Trupat më masivë, thonë ata, janë më inertë, domethënë e ndryshojnë shpejtësinë e tyre më ngadalë. Prandaj, në fund të fundit, shpejtësia dhe masa janë të ndërlidhura. Por tipar kryesor Kjo vlerë është se çdo trup ose substancë ka masë. Nuk ka materie në botë që nuk ka masë!

Duke studiuar përbërjen e materies, shkencëtarët arritën në përfundimin se e gjithë lënda përbëhet nga molekula dhe atome. Për një kohë të gjatë, atomi (përkthyer nga greqishtja si "i pandashëm") konsiderohej njësia më e vogël strukturore e materies. Megjithatë, studimet e mëtejshme kanë treguar se atomi ka një strukturë komplekse dhe, nga ana tjetër, përfshin grimca më të vogla.

Nga se përbëhet një atom?

Në vitin 1911, shkencëtari Rutherford sugjeroi se atomi ka një pjesë qendrore që ka një ngarkesë pozitive. Kështu, për herë të parë u shfaq koncepti i bërthamës atomike.

Sipas skemës së Rutherford, të quajtur modeli planetar, një atom përbëhet nga një bërthamë dhe grimca elementare me një ngarkesë negative - elektronet që lëvizin rreth bërthamës, ashtu si planetët orbitojnë rreth Diellit.

Në vitin 1932, një tjetër shkencëtar, Chadwick, zbuloi neutronin, një grimcë që nuk ka ngarkesë elektrike.

Sipas koncepteve moderne, bërthama korrespondon me modelin planetar të propozuar nga Rutherford. Bërthama mbart pjesën më të madhe të masës atomike. Ajo gjithashtu ka një ngarkesë pozitive. Bërthama atomike përmban protone - grimca të ngarkuara pozitivisht dhe neutrone - grimca që nuk mbajnë ngarkesë. Protonet dhe neutronet quhen nukleone. Grimcat e ngarkuara negativisht - elektronet - rrotullohen rreth bërthamës.

Numri i protoneve në bërthamë është i barabartë me ato që lëvizin në orbitë. Prandaj, vetë atomi është një grimcë që nuk mbart ngarkesë. Nëse një atom kap elektronet e huaja ose humbet të vetin, atëherë ai bëhet pozitiv ose negativ dhe quhet jon.

Elektronet, protonet dhe neutronet quhen së bashku si grimca nënatomike.

Ngarkesa e bërthamës atomike

Bërthama ka një numër ngarkese Z. Ajo përcaktohet nga numri i protoneve që përbëjnë bërthamën atomike. Zbulimi i kësaj sasie është i thjeshtë: thjesht referojuni sistemit periodik të Mendeleev. Numri atomik i elementit të cilit i përket një atom është i barabartë me numrin e protoneve në bërthamë. Kështu, nëse elementi kimik oksigjen korrespondon me numrin serial 8, atëherë numri i protoneve gjithashtu do të jetë i barabartë me tetë. Meqenëse numri i protoneve dhe elektroneve në një atom është i njëjtë, do të ketë edhe tetë elektrone.

Numri i neutroneve quhet numër izotopik dhe shënohet me shkronjën N. Numri i tyre mund të ndryshojë në një atom të njëjtë element kimik.

Shuma e protoneve dhe elektroneve në bërthamë quhet numri masiv i atomit dhe shënohet me shkronjën A. Kështu, formula për llogaritjen e numrit të masës duket si kjo: A \u003d Z + N.

izotopet

Në rastin kur elementët kanë një numër të barabartë protonesh dhe elektronesh, por një numër të ndryshëm neutronesh, ato quhen izotope të një elementi kimik. Mund të ketë një ose më shumë izotopë. Ato vendosen në të njëjtën qelizë të sistemit periodik.

Izotopet kanë rëndësi të madhe në kimi dhe fizikë. Për shembull, një izotop i hidrogjenit - deuterium - në kombinim me oksigjenin jep një substancë krejtësisht të re, e cila quhet ujë i rëndë. Ka një pikë vlimi dhe ngrirjeje të ndryshme nga zakonisht. Dhe kombinimi i deuteriumit me një izotop tjetër të hidrogjenit - tritium çon në një reaksion të shkrirjes termonukleare dhe mund të përdoret për të gjeneruar një sasi të madhe energjie.

Masa e bërthamës dhe grimcave nënatomike

Madhësia dhe masa e atomeve janë të papërfillshme në mendjet e njeriut. Madhësia e bërthamave është afërsisht 10 -12 cm Masa e bërthamës atomike matet në fizikë në të ashtuquajturat njësi të masës atomike - a.m.u.

Për një të mëngjesit. merrni një të dymbëdhjetë të masës së një atomi karboni. Duke përdorur njësitë e zakonshme të matjes (kilogramë dhe gram), masa mund të shprehet si më poshtë: 01:00. \u003d 1,660540 10 -24 g E shprehur në këtë mënyrë quhet masa atomike absolute.

Përkundër faktit se bërthama atomike është përbërësi më masiv i atomit, dimensionet e tij në lidhje me renë elektronike që e rrethon janë jashtëzakonisht të vogla.

forcat bërthamore

Bërthamat atomike janë jashtëzakonisht të qëndrueshme. Kjo do të thotë se protonet dhe neutronet mbahen në bërthamë nga disa forca. Këto nuk mund të jenë forca elektromagnetike, pasi protonet janë grimca me ngarkesë të njëjtë dhe dihet se grimcat me të njëjtën ngarkesë sprapsin njëra-tjetrën. Forcat gravitacionale janë shumë të dobëta për të mbajtur së bashku nukleonet. Rrjedhimisht, grimcat mbahen në bërthamë nga një ndërveprim i ndryshëm - forcat bërthamore.

Ndërveprimi bërthamor konsiderohet më i forti nga të gjithë ekzistuesit në natyrë. Prandaj, ky lloj ndërveprimi ndërmjet elementeve të bërthamës atomike quhet i fortë. Është i pranishëm në shumë grimca elementare, si dhe në forcat elektromagnetike.

Karakteristikat e forcave bërthamore

1. Veprim i shkurtër. Forcat bërthamore, ndryshe nga forcat elektromagnetike, shfaqen vetëm në distanca shumë të vogla të krahasueshme me madhësinë e bërthamës.
2. Pavarësia e ngarkimit. Kjo veçori manifestohet në faktin se forcat bërthamore veprojnë në mënyrë të barabartë në protone dhe neutrone.
3. Ngopja. Nukleonet e bërthamës ndërveprojnë vetëm me një numër të caktuar nukleonesh të tjerë.

Energjia lidhëse e bërthamës

Diçka tjetër është e lidhur ngushtë me konceptin e ndërveprimit të fortë - energjia lidhëse e bërthamave. Energjia e lidhjes bërthamore është sasia e energjisë së nevojshme për të ndarë një bërthamë atomike në nukleonet përbërëse të tij. Është e barabartë me energjinë e nevojshme për të formuar një bërthamë nga grimcat individuale.

Për të llogaritur energjinë e lidhjes së një bërthame, është e nevojshme të dihet masa e grimcave nënatomike. Llogaritjet tregojnë se masa e një bërthame është gjithmonë më e vogël se shuma e nukleoneve përbërëse të saj. Defekti në masë është ndryshimi midis masës së bërthamës dhe shumës së protoneve dhe elektroneve të saj. Duke përdorur marrëdhënien midis masës dhe energjisë (E \u003d mc 2), mund të llogaritni energjinë e gjeneruar gjatë formimit të bërthamës.

Forca e energjisë lidhëse të bërthamës mund të gjykohet nga shembulli i mëposhtëm: formimi i disa gram helium prodhon të njëjtën sasi energjie si djegia e disa tonëve qymyr.

Reaksionet bërthamore

Bërthamat e atomeve mund të ndërveprojnë me bërthamat e atomeve të tjera. Ndërveprime të tilla quhen reaksione bërthamore. Reagimet janë dy llojesh.

1. Reaksionet e ndarjes. Ato ndodhin kur bërthamat më të rënda shpërbëhen në ato më të lehta si rezultat i ndërveprimit.
2. Reaksionet e sintezës. Procesi është e kundërta e ndarjes: bërthamat përplasen, duke formuar kështu elementë më të rëndë.

Të gjitha reaksionet bërthamore shoqëruar me çlirimin e energjisë, e cila përdoret më pas në industri, në ushtri, në energji etj.

Pasi u njohëm me përbërjen e bërthamës atomike, mund të nxjerrim përfundimet e mëposhtme.

1. Një atom përbëhet nga një bërthamë që përmban protone dhe neutrone, dhe elektrone rreth tij.
2. Numri masiv i një atomi është i barabartë me shumën e nukleoneve të bërthamës së tij.
3. Nukleonet mbahen së bashku nga forca e fortë.
4. Forcat e mëdha që i japin bërthamës atomike qëndrueshmëri quhen energjitë lidhëse të bërthamës.

bërthama atomikeështë pjesa qendrore e atomit, e përbërë nga protone dhe neutrone (të quajtura kolektivisht nukleonet).

Bërthama u zbulua nga E. Rutherford në 1911 ndërsa studionte pasazhin α -grimcat përmes materies. Doli se pothuajse e gjithë masa e një atomi (99.95%) është e përqendruar në bërthamë. Madhësia e bërthamës atomike është e rendit 10 -1 3 -10 - 12 cm, që është 10,000 herë madhësi më të vogël guaskë elektronike.

Modeli planetar i atomit i propozuar nga E. Rutherford dhe vëzhgimi i tij eksperimental i bërthamave të hidrogjenit u rrëzuan α -grimcat nga bërthamat e elementeve të tjerë (1919-1920), e çuan shkencëtarin në idenë e proton. Termi proton u prezantua në fillim të viteve 20 të shekullit XX.

Proton (nga greqishtja. protonet- së pari, karakteri fq) është një grimcë elementare e qëndrueshme, bërthama e një atomi hidrogjeni.

Proton- një grimcë e ngarkuar pozitivisht, ngarkesa e së cilës është e barabartë në vlerë absolute me ngarkesën e një elektroni e\u003d 1,6 10 -1 9 Cl. Masa e një protoni është 1836 herë masa e një elektroni. Masa e pushimit të një protoni m fq= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

Grimca e dytë në bërthamë është neutron.

Neutron (nga lat. asnjanës- as njëra as tjetra, një simbol n) është një grimcë elementare që nuk ka ngarkesë, d.m.th., neutrale.

Masa e neutronit është 1839 herë masa e elektronit. Masa e një neutroni është pothuajse e barabartë me (pak më e madhe se) ajo e një protoni: masa e mbetur e një neutroni të lirë m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu dhe e tejkalon masën e protonit me 2,5 masa elektronike. Neutron, së bashku me protonin nën emrin e përbashkët nukleonështë pjesë e bërthamat atomike.

Neutroni u zbulua në vitin 1932 nga D. Chadwig, një student i E. Rutherford, gjatë bombardimeve të beriliumit. α -grimca. Rrezatimi që rezulton me fuqi të lartë depërtuese (kapërceu një pengesë të bërë nga një pllakë plumbi 10-20 cm e trashë) e intensifikoi efektin e tij kur kalonte përmes pllakës parafine (shih figurën). Vlerësimi i energjisë së këtyre grimcave nga gjurmët në dhomën e reve të bëra nga Joliot-Curies dhe vëzhgimet shtesë bënë të mundur përjashtimin e supozimit fillestar se kjo γ - kuantë. Fuqia e madhe depërtuese e grimcave të reja, të quajtura neutrone, shpjegohej me neutralitetin e tyre elektrik. Në fund të fundit, grimcat e ngarkuara ndërveprojnë në mënyrë aktive me materien dhe shpejt humbasin energjinë e tyre. Ekzistenca e neutroneve ishte parashikuar nga E. Rutherford 10 vjet përpara eksperimenteve të D. Chadwig. Në goditje α -grimcat në bërthamat e beriliumit, ndodh reagimi i mëposhtëm:

Këtu është simboli i neutronit; ngarkesa e tij është e barabartë me zero, dhe masa relative atomike është afërsisht e barabartë me një. Një neutron është një grimcë e paqëndrueshme: një neutron i lirë në një kohë prej ~ 15 min. zbërthehet në një proton, një elektron dhe një neutrino - një grimcë pa masë pushimi.

Pas zbulimit të neutronit nga J. Chadwick në 1932, D. Ivanenko dhe W. Heisenberg propozuan në mënyrë të pavarur modeli proton-neutron (nukleoni) i bërthamës. Sipas këtij modeli, bërthama përbëhet nga protone dhe neutrone. Numri i protoneve Z përkon me numrin serial të elementit në tabelën e D. I. Mendeleev.

Ngarkesa kryesore P përcaktohet nga numri i protoneve Z, të cilat janë pjesë e bërthamës dhe është një shumëfish i vlerës absolute të ngarkesës së elektronit e:

Q = + Ze.

Numri Z thirrur numri i ngarkesës bërthamore ose numer atomik.

Numri masiv i bërthamës POR quhet numri i përgjithshëm i nukleoneve, d.m.th., protoneve dhe neutroneve që përmbahen në të. Numri i neutroneve në një bërthamë shënohet me shkronjë N. Pra, numri masiv është:

A = Z + N.

Nukleoneve (protonit dhe neutronit) u caktohet një numër masiv i barabartë me një, dhe elektronit i caktohet një vlerë zero.

Ideja e përbërjes së bërthamës u lehtësua gjithashtu nga zbulimi izotopet.

Izotopet (nga greqishtja. isos të barabartë, të njëjtë dhe topoa- vend) - këto janë lloje të atomeve të të njëjtit element kimik, bërthamat atomike të të cilave kanë të njëjtin numër protonesh ( Z) dhe një numër të ndryshëm neutronesh ( N).

Bërthamat e atomeve të tilla quhen gjithashtu izotope. Izotopet janë nuklidet një element. Nuklide (nga lat. bërthama- bërthama) - çdo bërthamë atomike (përkatësisht, një atom) me numra të dhënë Z dhe N. Emërtimi i përgjithshëm i nuklideve është ……. ku X- simboli i një elementi kimik, A=Z+N- numri masiv.

Izotopët zënë të njëjtin vend në Tabelën Periodike të Elementeve, prej nga vjen emri i tyre. Me vete vetitë bërthamore(për shembull, për sa i përket aftësisë së tyre për të hyrë në reaksione bërthamore), izotopet, si rregull, ndryshojnë ndjeshëm. Vetitë kimike (dhe pothuajse po aq fizike) të izotopeve janë të njëjta. Kjo shpjegohet me Vetitë kimike elementi përcaktohen nga ngarkesa e bërthamës, pasi është ai që ndikon në strukturën e shtresës elektronike të atomit.

Përjashtim bëjnë izotopet e elementeve të lehta. Izotopet e hidrogjenit 1 H — protium, 2 H— deuterium, 3 H — tritium ato ndryshojnë aq shumë në masë sa vetitë e tyre fizike dhe kimike janë të ndryshme. Deuteriumi është i qëndrueshëm (d.m.th., jo radioaktiv) dhe përfshihet si një papastërti e vogël (1: 4500) në hidrogjenin e zakonshëm. Deuteriumi kombinohet me oksigjenin për të formuar ujë të rëndë. Vlon në presion normal atmosferik në 101,2°C dhe ngrin në +3,8°C. Tritium β është radioaktiv me një gjysmë jete rreth 12 vjet.

Të gjithë elementët kimikë kanë izotope. Disa elementë kanë vetëm izotope të paqëndrueshme (radioaktive). Për të gjithë elementët, izotopet radioaktive janë marrë artificialisht.

Izotopet e uraniumit. Elementi uranium ka dy izotope - me numra masiv 235 dhe 238. Izotopi është vetëm 1/140 e më të zakonshmeve.

Masat e bërthamave atomike janë me interes të veçantë për identifikimin e bërthamave të reja, për të kuptuar strukturën e tyre, për të parashikuar karakteristikat e kalbjes: jetëgjatësinë, kanalet e mundshme të kalbjes, etj.
Për herë të parë, përshkrimi i masave të bërthamave atomike u dha nga Weizsäcker në bazë të modelit të rënies. Formula Weizsäcker bën të mundur llogaritjen e masës së bërthamës atomike M(A,Z) dhe energjisë lidhëse të bërthamës nëse dihet numri i masës A dhe numri i protoneve Z në bërthamë.
Formula Weizsacker për masat e bërthamave ka formën e mëposhtme:

ku 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, a 5 = (+ 34 MeV, 1, 0, -1), respektivisht, për bërthamat tek-tek, bërthamat me bërthama tek A, çift-çift.
Dy termat e parë të formulës janë shumat e masave të protoneve dhe neutroneve të lira. Termat e mbetur përshkruajnë energjinë lidhëse të bërthamës:

• a 1 A merr parasysh qëndrueshmërinë e përafërt të energjisë specifike të lidhjes së bërthamës, d.m.th. pasqyron vetinë e ngopjes së forcave bërthamore;
• a 2 A 2/3 përshkruan energjinë sipërfaqësore dhe merr parasysh faktin që nukleonet sipërfaqësore në bërthamë janë më të dobëta të lidhura;
• a 3 Z 2 /A 1/3 përshkruan uljen e energjisë së lidhjes bërthamore për shkak të ndërveprimit të Kulombit të protoneve;
• a 4 (A - 2Z) 2 /A merr parasysh vetinë e pavarësisë së ngarkesës së forcave bërthamore dhe veprimin e parimit Pauli;
• a 5 A -3/4 merr parasysh efektet e çiftëzimit.

Parametrat a 1 - a 5 të përfshira në formulën Weizsäcker janë zgjedhur në mënyrë të tillë që të përshkruajnë në mënyrë optimale masat e bërthamave pranë rajonit të stabilitetit β.
Sidoqoftë, ishte e qartë që në fillim se formula Weizsacker nuk mori parasysh disa detaje specifike të strukturës së bërthamave atomike.
Kështu, formula Weizsäcker supozon një shpërndarje uniforme të nukleoneve në hapësirën fazore, d.m.th. në thelb neglizhon strukturën e guaskës së bërthamës atomike. Në fakt, struktura e guaskës çon në johomogjenitet në shpërndarjen e nukleoneve në bërthamë. Anizotropia që rezulton e fushës mesatare në bërthamë gjithashtu çon në deformim të bërthamave në gjendjen bazë.

Saktësia me të cilën formula Weizsäcker përshkruan masat e bërthamave atomike mund të vlerësohet nga Fig. 6.1, i cili tregon ndryshimin midis masave të matura eksperimentalisht të bërthamave atomike dhe llogaritjeve të bazuara në formulën Weizsäcker. Devijimi arrin 9 MeV, që është rreth 1% e energjisë totale të lidhjes së bërthamës. Në të njëjtën kohë, shihet qartë se këto devijime janë sistematike në natyrë, gjë që është për shkak të strukturës së guaskës së bërthamave atomike.
Devijimi i energjisë lidhëse bërthamore nga kurba e lëmuar e parashikuar nga modeli i rënies së lëngshme ishte treguesi i parë i drejtpërdrejtë i strukturës së guaskës së bërthamës. Dallimi në energjitë lidhëse midis bërthamave çift dhe tek tregon praninë e forcave çiftuese në bërthamat atomike. Devijimi nga sjellja "e qetë" e energjive të ndarjes së dy nukleoneve në bërthama midis predhave të mbushura është një tregues i deformimit të bërthamave atomike në gjendjen bazë.
Të dhënat për masat e bërthamave atomike qëndrojnë në themel të verifikimit të modeleve të ndryshme të bërthamave atomike, kështu që saktësia e njohjes së masave të bërthamave ka një rëndësi të madhe. Masat e bërthamave atomike llogariten duke përdorur modele të ndryshme fenomenologjike ose gjysmë empirike duke përdorur përafrime të ndryshme të teorive makroskopike dhe mikroskopike. Formulat ekzistuese të masës përshkruajnë mjaft mirë masat (energjitë lidhëse) të bërthamave pranë luginës së stabilitetit. (Saktësia e vlerësimit të energjisë lidhëse është ~100 keV). Megjithatë, për bërthamat larg luginës së stabilitetit, pasiguria në parashikimin e energjisë lidhëse rritet në disa MeV. (Fig. 6.2). Në Fig.6.2 mund të gjeni referenca për vepra në të cilat jepen dhe analizohen formula të ndryshme të masës.

Krahasimi i parashikimeve të modeleve të ndryshme me masat e matura të bërthamave tregon se preferenca duhet t'u jepet modeleve të bazuara në një përshkrim mikroskopik që merr parasysh strukturën e guaskës së bërthamave. Gjithashtu duhet pasur parasysh se saktësia e parashikimit të masave të bërthamave në modelet fenomenologjike shpesh përcaktohet nga numri i parametrave të përdorur në to. Të dhënat eksperimentale mbi masat e bërthamave atomike janë dhënë në rishikim. Për më tepër, vlerat e tyre të përditësuara vazhdimisht mund të gjenden në materialet e referencës së sistemit ndërkombëtar të bazës së të dhënave.
Mbrapa vitet e fundit Janë zhvilluar metoda të ndryshme për përcaktimin eksperimental të masave të bërthamave atomike me jetëgjatësi të shkurtër.

Metodat themelore për përcaktimin e masës së bërthamave atomike

Ne rendisim, pa hyrë në detaje, metodat kryesore për përcaktimin e masave të bërthamave atomike.

• Matja e energjisë β-zbërthimi Q b është një metodë mjaft e zakonshme për përcaktimin e masave të bërthamave larg kufirit të qëndrueshmërisë β. Për të përcaktuar masën e panjohur që përjeton β-zbërthim të bërthamës A

,

përdoret raporti

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

Prandaj, duke ditur masën e bërthamës përfundimtare B, mund të merret masa e bërthamës fillestare A. Zbërthimi beta shpesh ndodh në gjendjen e ngacmuar të bërthamës përfundimtare, gjë që duhet marrë parasysh.

Kjo lidhje shkruhet për α-zbërthimet nga gjendja bazë e bërthamës fillestare në gjendjen bazë të bërthamës përfundimtare. Energjitë e ngacmimit mund të merren parasysh lehtësisht. Saktësia me të cilën masat e bërthamave atomike përcaktohen nga energjia e zbërthimit është ~ 100 keV. Kjo metodë përdoret gjerësisht për të përcaktuar masat e bërthamave super të rënda dhe identifikimin e tyre.

1. Matja e masave të bërthamave atomike me metodën e kohës së fluturimit

Përcaktimi i masës së bërthamës (A ~ 100) me një saktësi prej ~ 100 keV është ekuivalent me saktësinë relative të matjes së masës ΔM/M ~10 -6. Për të arritur këtë saktësi, analiza magnetike përdoret në lidhje me matjen e kohës së fluturimit. Kjo teknikë përdoret në spektrometrin SPEG - GANIL (Fig. 6.3) dhe TOFI - Los Alamos. Ngurtësia magnetike Bρ, masa e grimcave m, shpejtësia e grimcave v dhe ngarkesa q lidhen me

Kështu, duke ditur ngurtësinë magnetike të spektometrit B, mund të përcaktohet m/q për grimcat që kanë të njëjtën shpejtësi. Kjo metodë bën të mundur përcaktimin e masave të bërthamave me një saktësi prej ~ 10 -4. Saktësia e matjeve të masave të bërthamave mund të përmirësohet nëse koha e fluturimit matet njëkohësisht. Në këtë rast, masa e joneve përcaktohet nga relacioni

ku L është baza e fluturimit, TOF është koha e fluturimit. Bazat e hapësirës variojnë nga disa metra në 10 3 metra dhe bëjnë të mundur rritjen e saktësisë së matjes së masave të bërthamave në 10 -6.
Një rritje e konsiderueshme në saktësinë e përcaktimit të masave të bërthamave atomike lehtësohet gjithashtu nga fakti se masat e bërthamave të ndryshme maten njëkohësisht, në një eksperiment, dhe vlerat e sakta të masave të bërthamave individuale mund të përdoren si referencë. pikë. Metoda nuk lejon ndarjen e gjendjeve tokësore dhe izomere të bërthamave atomike. Në GANIL po krijohet një strukturë me një rrugë fluturimi prej ~ 3.3 km, e cila do të përmirësojë saktësinë e matjes së masave të bërthamave në disa njësi me 10 -7 .

1. Përcaktimi i drejtpërdrejtë i masave të bërthamës duke matur frekuencën e ciklotronit

Për një grimcë që rrotullohet në një fushë magnetike konstante B, frekuenca e rrotullimit lidhet me masën dhe ngarkesën e saj nga relacioni

Pavarësisht se metodat 2 dhe 3 bazohen në të njëjtin raport, saktësia në metodën 3 të matjes së frekuencës së ciklotronit është më e lartë (~ 10 -7), sepse është ekuivalente me përdorimin e një baze me hapësirë ​​më të gjatë.

2. Matja e masës së bërthamave atomike në një unazë ruajtëse

   Kjo metodë përdoret në unazën e ruajtjes së ESR në GSI (Darmstadt, Gjermani). Metoda përdor një detektor Schottky, i cili është i zbatueshëm për të përcaktuar masat e bërthamave me jetëgjatësi > 1 min. Metoda e matjes së frekuencës së ciklotronit të joneve në një unazë ruajtëse përdoret në kombinim me ndarjen paraprake të joneve në fluturim. Vendosja e FRS-ESR në GSI (Fig. 6.4) bëri matje precize të masave të një numri të madh bërthamash mbi një gamë të gjerë numrash masiv.

   209 dy bërthama të përshpejtuara në një energji prej 930 MeV/nukleon u përqendruan në një objektiv beriliumi 8 g/cm 2 i trashë i vendosur në hyrje të FRS. Si rezultat i fragmentimit të 209 Bi, nje numer i madh i grimcat dytësore në intervalin nga 209 Bi deri në 1 H. Produktet e reaksionit ndahen në fluturim sipas fortësisë së tyre magnetike. Trashësia e synuar zgjidhet në mënyrë që të zgjerojë gamën e bërthamave të kapura njëkohësisht nga sistemi magnetik. Zgjerimi i gamës së bërthamave ndodh për shkak të faktit se grimcat me ngarkesa të ndryshme ngadalësohen në një mënyrë të ndryshme në një objektiv beriliumi. Fragmenti ndarës FRS është akorduar për kalimin e grimcave me një fortësi magnetike prej ~ 350 MeV/nukleon. Përmes sistemit në intervalin e zgjedhur të ngarkesës së bërthamave të zbuluara (52 < Z < 83) mund të kalojnë njëkohësisht atome plotësisht të jonizuara (jone të zhveshura), jone të ngjashme me hidrogjenin (si hidrogjeni) që kanë një elektron ose jone të ngjashme me heliumin (si helium) që kanë dy elektrone. Meqenëse shpejtësia e grimcave gjatë kalimit të FRS praktikisht nuk ndryshon, zgjedhja e grimcave me të njëjtën ngurtësi magnetike përzgjedh grimcat me vlerën M/Z me një saktësi prej ~ 2%. Prandaj, frekuenca e rrotullimit të çdo joni në unazën e ruajtjes së ESR përcaktohet nga raporti M/Z. Kjo qëndron në bazë të metodës së saktë për matjen e masave të bërthamave atomike. Frekuenca e rrotullimit të joneve matet duke përdorur metodën Schottky. Përdorimi i metodës së ftohjes së joneve në një unazë ruajtëse rrit gjithashtu saktësinë e përcaktimit të masës me një renditje të madhësisë. Në fig. 6.5 tregon grafikun e masave të bërthamave atomike të ndara me këtë metodë në GSI. Duhet të kihet parasysh se bërthamat me gjysmë jetë më shumë se 30 sekonda mund të identifikohen duke përdorur metodën e përshkruar, e cila përcaktohet nga koha e ftohjes së rrezes dhe koha e analizës.

   Në fig. 6.6 tregon rezultatet e përcaktimit të masës së izotopit 171 Ta në gjendje të ndryshme ngarkese. Në analizë u përdorën izotopë të ndryshëm referencë. Vlerat e matura krahasohen me të dhënat e tabelës (Wapstra).

3. Matja e masave të bërthamës duke përdorur Kurthin Penning

   Mundësi të reja eksperimentale për matje precize të masave të bërthamave atomike hapen në një kombinim të metodave ISOL dhe kurtheve jonike. Për jonet që kanë shumë pak energji kinetike dhe rrjedhimisht një rreze të vogël rrotullimi në një fushë të fortë magnetike, përdoren kurthe Penning. Kjo metodë bazohet në matjen e saktë të frekuencës së rrotullimit të grimcave

   ω = B(q/m),

   të bllokuar në një fushë të fortë magnetike. Saktësia e matjes së masës për jonet e dritës mund të arrijë ~ 10 -9. Në fig. Figura 6.7 tregon spektrometrin ISOLTRAP të montuar në ndarësin ISOL - CERN.
   Elementet kryesore të këtij objekti janë seksionet e përgatitjes së rrezeve jonike dhe dy kurthe Penning. Kurthi i parë Penning është një cilindër i vendosur në një fushë magnetike prej ~ 4 T. Jonet në kurthin e parë ftohen shtesë për shkak të përplasjeve me gazin bufer. Në fig. Figura 6.7 tregon shpërndarjen e masës së joneve me A = 138 në kurthin e parë Penning si funksion i shpejtësisë rrotulluese. Pas ftohjes dhe pastrimit, reja jonike nga kurthi i parë injektohet në të dytën. Këtu, masa e jonit matet me frekuencën rezonante të rrotullimit. Rezolucioni i arritur në këtë metodë për izotopët e rëndë jetëshkurtër është më i larti dhe arrin në ~ 10 -7.

   Oriz. 6.7 Spektrometër ISOLTRAP

Si të gjeni masën e bërthamës së një atomi? dhe mori përgjigjen më të mirë

Përgjigje nga NiNa Martushova[guru]

A = numri p + numri n. Kjo do të thotë, e gjithë masa e atomit është e përqendruar në bërthamë, pasi elektroni ka një masë të papërfillshme të barabartë me 11800 a. e. m., ndërsa protoni dhe neutroni kanë secili një masë prej 1 njësi të masës atomike. Masa atomike relative është një numër i pjesshëm sepse është mesatarja aritmetike e masave atomike të të gjitha izotopeve të një elementi kimik të caktuar, duke marrë parasysh përhapjen e tyre në natyrë.

Përgjigje nga Yoehmet[guru]
Merrni masën e atomit dhe zbritni masën e të gjitha elektroneve.

Përgjigje nga Vladimir Sokolov[guru]
Mblidhni masën e të gjithë protoneve dhe neutroneve në bërthamë. Ju do të merrni shumë në to.

Përgjigje nga Dasha[i ri]
tabela periodike për të ndihmuar

Përgjigje nga Anastasia Durakova[aktiv]
Gjeni vlerën e masës relative të një atomi në tabelën periodike, rrumbullakosni atë në një numër të plotë - kjo do të jetë masa e bërthamës së atomit. Masa e bërthamës, ose numri masiv i një atomi, përbëhet nga numri i protoneve dhe neutroneve në bërthamë.
A = numri p + numri n. Kjo do të thotë, e gjithë masa e atomit është e përqendruar në bërthamë, pasi elektroni ka një masë të papërfillshme të barabartë me 11800 a. e. m., ndërsa protoni dhe neutroni kanë secili një masë prej 1 njësi të masës atomike. Masa atomike relative është një numër i pjesshëm sepse është mesatarja aritmetike e masave atomike të të gjitha izotopeve të një elementi kimik të caktuar, duke marrë parasysh përhapjen e tyre në natyrë. tabela periodike për të ndihmuar

Përgjigje nga 3 pergjigje[guru]

Hej! Këtu është një përzgjedhje temash me përgjigje për pyetjen tuaj: Si të gjejmë masën e bërthamës së një atomi?