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原子核物理学,原子核的大小

什么是原子核物理

原子核物理学

原子核是比原子更深一个层次的物质结构。原子核物理学是研究原子核的性质,它的内部结构、内部运动、内部激发状态、衰变过程、裂变过程以及它们之间的反应过程的学科。

在原子核被发现以后,曾经以为原子核是由质子和电子组成的。1932年,英国科学家查德威克发现了中子,这才使人们认识到原子核可能具有更复杂的结构。

质子和中子统称为核子,中子不带电,质子带正电荷,因此质子间存在着静电排斥力。万有引力虽然使各核子相互吸引,但在两个质子之间的静电排斥力比它们之间的万有引力要大万亿亿倍以上。所以,一定存在第三种基本相互作用——强相互作用力。人们将核子结合成为原子核的力称为核力,核力来源于强相互作用。从原子核的大小以及核子和核子碰撞时的截面估计,核力的有效作用距离力程约为一千万亿分之一米。

原子核主要由强相互作用将核子结合而成,当原子核的结构发生变化或原子核之间发生反应时,要吸收或放出很大的能量。一些很重的原子核(如铀原子核)在吸收一个中子以后,会裂变成为两个较轻的原子核,同时放出二十到三十中子和很大的能量。两个很轻的原子核也能熔合成为一个较重的原子核,同时放出巨大的能量。这种原子核熔合过程叫作聚变。

粒子加速器的发明和裂变反应堆的建成,使人们能够获得大量能量较高的质子、电子、光子、原子核和大量中子。可以用来轰击原子核,系统地开展关于原子核的性质及其运动、转化和相互作用过程的研究。

高能物理研究发现,核子还有内部结构。原子核结构是一个比原子结构更为复杂的研究领域,目前,已有的关于原子核结构,原子核反应和衰变的理论都是模型理论,其中一部分相当成功地反映了原子核的客观规律。

一公斤铀裂变时所释放的能量,相当于约两万吨TNT炸*爆炸时所释放的能量,一公斤重氢原子核聚变所释放的能量还要大几倍。轻原子核聚变为较重的原子核并释放能量的过程,就是太阳几十亿年来的能量来源,也是热核爆炸的能量来源。如果能使重氢的聚变反应有控制地进行,那么能源问题就将得到较彻底的解决。由于放射性同位素所放出的射线能产生各种物理效应、化学效应和生物效应,因此放射性同位素在工业、农业、医学和科学研究中有广泛的应用。

原子核物理学是什么

原子核是比原子更深一个层次的物质结构。原子核物理学是研究原子核的性质、内部结构、内部运动、内部激发状态、衰变过程、裂变过程以及它们之间的反应过程的学科。

在原子核被发现以后,科学家们曾经以为原子核是由质子和电子组成的。1932年,英国科学家查德威克发现了中子,这才使人们认识到原子核可能具有更复杂的结构。

质子和中子统称为核子,中子不带电,质子带正电荷,因此质子间存在着静电排斥力。万有引力虽然使各核子相互吸引,但在两个质子之间的静电排斥力比它们之间的万有引力要大万亿亿倍以上。所以,一定存在第三种基本相互作用——强相互作用力。人们将核子结合成为原子核的力称为核力,核力来源于强相互作用。从原子核的大小以及核子和核子碰撞时的截面估计,核力的有效作用距离力程约为一千万亿分之一米。

原子核主要由强相互作用力将核子结合而成,当原子核的结构发生变化或原子核之间发生反应时,要吸收或放出很大的能量。一些很重的原子核(如铀原子核)在吸收一个中子以后,会裂变成两个较轻的原子核,同时放出20~30个中子和很大的能量。两个很轻的原子核也能熔合成一个较重的原子核,同时放出巨大的能量。这种原子核的熔合过程叫作聚变。

粒子加速器的发明和裂变反应堆的建成,使人们能够获得大量能量较高的质子、电子、光子、原子核和大量中子,可以用来轰击原子核,系统地开展关于原子核的性质及其运动、转化和相互作用过程的研究。

高能物理研究发现,核子还有内部结构。原子核结构是一个比原子结构更为复杂的研究领域。目前,关于原子核结构,原子核反应和衰变的理论都是模型理论,其中一部分相当成功地反映了原子核的客观规律。

原子核物理学的起源

1896年,A.-H.贝可勒尔发现天然放射性,人类首次观测到核变化,通常将它作为核物理学的开端。此后的40多年,主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究,并用射线对原子核作初步探讨;还创建了一系列探测方法和测量仪器,一些基本设备如各种计数器、电离室等沿用至今。探测、记录射线并测定其性质,一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。等等

原子物理学之父

原子物理学之父,欧内斯特·卢瑟福。

欧内斯特·卢瑟福(英语:Ernest Rutherford,1st Baron Rutherford of Nelson,1871年8月30日-1937年10月19日),英国著名物理学家,知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继迈克尔·法拉第之后最伟大的实验物理学家。

卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性涉及从一种元素到另一种元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,他荣获1908年诺贝尔化学奖。

卢瑟福领导团队成功地证实在原子的中心有个原子核,创建了卢瑟福模型(行星模型)。他最先成功地在氮与α粒子的核反应里将原子分裂,他又在同实验里发现了质子,并且为质子命名。第104号元素为纪念他而命名为“𬬻”。

1937年10月19日,欧内斯特·卢瑟福因病不幸的在剑桥逝世,享年66岁。

原子核物理学的主要研究对象是什么

原子核物理学的主要研究对象是:研究原子核的结构和变化规律,获得射线束并将其用于探测、分析的技术,以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。简称核物理。属于物理学分支。

如果说光的色散性揭示了引斥力与距离的平方成反的原因,那么光的叠加干涉也就是所谓的量子纠缠就揭示了电荷的引斥力和原子核力的产生原因。

原理

放射性衰变的研究证明了一种元素可以通过α衰变或β衰变而变成另一种元素,推翻了元素不可改变的观点;还确立了衰变规律的统计性。统计性是微观世界物质运动的一个根本性质,同经典力学和电磁学所研究的宏观世界物质运动有原则上的区别。

衰变中发射的能量很大的射线,特别是α射线,为探索原子结构提供了前所未有的武器。1911年,E.卢瑟福等用α射线轰击各种原子,从射线偏折的分析确立了原子的核式结构,并提出原子结构的行星模型,为原子物理学奠定基础。

还首次提出原子核这个词,不久便初步弄清了原子的壳层结构和其电子的运动规律,建立和发展了阐明微观世界物质运动规律的量子力学。

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