Bir atomun nüvəsinin tərkibi

1932-ci ildə alimlər D.D. tərəfindən proton və neytron kəşf edildikdən sonra. İvanenko (SSRİ) və V.Heyzenberq (Almaniya) təklif etdilər proton-neytronmodel atom nüvəsi .
Bu modelə görə nüvədən ibarətdir protonlar və neytronlar. Nuklonların ümumi sayı (yəni protonlar və neytronlar) adlanır kütləvi sayı A: A = Z + N . Nüvələr kimyəvi elementlər simvolu ilə qeyd olunur:
X elementin kimyəvi simvoludur.

Məsələn, hidrogen

Atom nüvələrini xarakterizə etmək üçün bir sıra qeydlər təqdim olunur. Atom nüvəsini təşkil edən protonların sayı simvolla işarələnir Z və zəng edin şarj nömrəsi (bu Mendeleyevin dövri cədvəlindəki seriya nömrəsidir). Nüvə yükü belədir Ze , harada e elementar yükdür. Neytronların sayı simvolla qeyd olunur N .

nüvə qüvvələri

Atom nüvələrinin sabit olması üçün nüvələrin içərisində proton və neytronların saxlanması lazımdır. böyük qüvvələr, protonların Coulomb itələmə qüvvələrindən dəfələrlə böyükdür. Nüvədə nuklonları saxlayan qüvvələrə deyilir nüvə . Onlar fizikada məlum olan bütün qarşılıqlı təsir növlərinin ən intensiv təzahürüdür - sözdə güclü qarşılıqlı təsirdir. Nüvə qüvvələri elektrostatik qüvvələrdən təqribən 100 dəfə, nuklonların cazibə qüvvələrindən isə onlarla dəfə böyükdür.

Nüvə qüvvələri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

• cəlbedici qüvvələrə malikdir
• qüvvələrdir qısa mənzilli(nuklonlar arasında kiçik məsafələrdə görünür);
• nüvə qüvvələri hissəciklərdə elektrik yükünün olub-olmamasından asılı deyil.

Kütləvi Qüsur və Atom Nüvəsinin Bağlayıcı Enerjisi

Nüvə fizikasında ən mühüm rolu konsepsiya oynayır nüvə bağlayıcı enerji .

Nüvənin bağlanma enerjisi sərf edilməli olan minimum enerjiyə bərabərdir tam parçalanma nüvələri fərdi hissəciklərə çevirir. Enerjinin saxlanması qanunundan belə nəticə çıxır ki, bağlanma enerjisi ayrı-ayrı hissəciklərdən nüvənin əmələ gəlməsi zamanı ayrılan enerjiyə bərabərdir.

Hər hansı bir nüvənin bağlanma enerjisini onun kütləsini dəqiq ölçməklə müəyyən etmək olar. Hazırda fiziklər hissəciklərin - elektronların, protonların, neytronların, nüvələrin və s. kütlələrini çox yüksək dəqiqliklə ölçməyi öyrəniblər. Bu ölçmələr bunu göstərir hər hansı bir nüvənin kütləsi M i həmişə onu təşkil edən proton və neytronların kütlələrinin cəmindən kiçikdir:

Kütləvi fərq deyilir kütləvi qüsur. Eynşteyn düsturundan istifadə edərək kütləvi qüsura əsaslanır E = mc 2 verilmiş nüvənin əmələ gəlməsi zamanı ayrılan enerjini, yəni nüvənin bağlanma enerjisini müəyyən etmək mümkündür. E St:

Bu enerji nüvənin əmələ gəlməsi zamanı γ-kvantların şüalanması şəklində ayrılır.

Atom Enerjisi

Ölkəmizdə dünyada ilk atom elektrik stansiyası 1954-cü ildə SSRİ-də Obninsk şəhərində tikilib işə salınıb. Güclü atom elektrik stansiyalarının tikintisi inkişaf etdirilir. Hazırda Rusiyada 10 atom elektrik stansiyası fəaliyyət göstərir. Çernobıl AES-də baş vermiş qəzadan sonra nüvə reaktorlarının təhlükəsizliyini təmin etmək üçün əlavə tədbirlər görülüb.

Atom nüvəsi proton və neytronlardan ibarətdir. Protonların sayı nüvənin yükünü təyin edir (dövri cədvəldəki seriya nömrəsi).

İxtiyari elementin nüvəsinin kütləsi onun tərkibini təşkil edən proton və neytronların kütlələrinin cəminə yaxın qiymətlə müəyyən edilir. Buna görə də nüvənin kütləvi nömrəsi hərflə qeyd olunur AMMA və atom kütlə vahidlərində ifadə edilir, bərabər yuvarlaqlaşdırılır A \u003d N + Z. Z- nüvə yükü, nüvədəki protonların sayını və neytral atomun elektron qabığındakı elektronların sayını təyin edir. N nüvədəki neytronların sayıdır. Proton və neytronun ümumi adı var - nuklon. Simvol nüvəni təyin etmək üçün istifadə olunur, burada X kimyəvi elementin simvoludur. Məsələn, hansı deməkdir Z = 82, N = 126, A = 208.

Proton və neytron sayının müxtəlif birləşmələri müxtəlif nüvələrə uyğundur. Bu halda aşağıdakı atom qruplarını ayırd etmək olar.

izotoplar nüvələrində Z və eyni sayda proton olan atomlardır fərqli nömrə neytronlar N. Belə elementlər dövri sistemdə eyni yeri tutur. Məsələn, bir qrup hidrogen izotopları təbiətdə geniş yayılmışdır: - yüngül hidrogen, - deyterium və - tritium. Hidrogen izotop nüvələri də var öz adları: proton, deytron, triton.

izobarlar nüvələri eyni sayda A olan atomlardır ().

Terminlə birlikdə atom nüvəsi termini işlədilir nuklid.

Atomların və onların komponentlərinin təxmini ölçüləri:

nüvənin ölçüsü ~ 10–14 m, neytron və protonun ölçüsü ~ 10–15 m, atomun ölçüsü ~ 10–10 m, elektron< 10 –18 м.

Hər bir kvant sistemində olduğu kimi nüvənin sərhədləri bulanıq olduğundan nüvənin ölçüsü şərti məna daşıyan nüvənin radiusu ilə xarakterizə olunur. Təcrübə yolu ilə müəyyən edilmişdir ki, hər bir nüvənin maddənin sıxlığının sabit olduğu daxili bölgəsi vardır. Bu ərazi ilə əhatə olunmuşdur səth təbəqəsi, burada maddənin sıxlığı sıfıra enir. Əsas radius üçün empirik düstur

1 fm (femtometr) = 10 -15 m (1)

Bu ifadəni nüvənin həcminin onun tərkibindəki nuklonların sayına mütənasibliyi kimi şərh etmək olar V ~ A. (1) nüvənin orta sıxlığının kütlə sayından asılı olmadığını bildirir.

Nüvənin kütləsi atom kütlə vahidlərində və ya MeV ilə ifadə edilir. -dan 2 .

1a.m. =Atom kütləsi 12000 olan karbon atomunun kütləsinin 1/12-si. 1a.m. \u003d 1,66 × 10 -27 kq "931,5 MeV / -dan 2 .

Nüvə nuklonlardan əmələ gələndə onun kütləsi D azalır m, buna kütləvi qüsur deyilir.

Dm atom kütlə vahidlərində və ya MeV/ ilə ifadə edilir. -dan 2 .

Nüvənin mühüm xüsusiyyəti nüvənin bağlanma enerjisidir V(A, Z) nüvəni ayrı-ayrı proton və neytronlara kinetik enerji vermədən bölmək üçün sərf edilməli olan enerjidir.

V(A,Z) = Δ ts 2 = [Zm p +(A-Z)m n – M i(A,Z)]· -dan 2 , (3)

Xüsusi bağlanma enerjisi 1 nuklon üçün orta enerjidir: . (4)

Əksər nüvələr üçün xüsusi bağlanma enerjisi demək olar ki, eyni və ~ 8 MeV-dir. Buna görə də, ümumi bağlama enerjisi təxminən kütlə sayına mütənasibdir, yəni. nüvədəki nuklonların sayı. Bu, nüvə qüvvələrinin bir xüsusiyyətindən danışır doyma. Bu, hər bir nuklonun yalnız məhdud sayda qonşu nuklonlarla qarşılıqlı əlaqədə olmasıdır.

Nüvədəki nuklonlar güclü qarşılıqlı təsirin təzahürü olan xüsusi nüvə qüvvələri tərəfindən tutulur. Nüvə qüvvələri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

– qısa mənzillidir, onların təsir radiusu 10-14 m-dir;

- ən intensiv, onlar elektromaqnit qüvvələrindən 2-3 dərəcə daha güclüdürlər. Nüvə qüvvələri təqribən 8 MeV xüsusi bağlanma enerjisi olan nüvələrin mövcudluğunu təmin edir.

- Onların doyma xüsusiyyəti var. Bu, nüvədə bir protonun iki neytrondan çox olmayan bağlı bir vəziyyət yarada bilməsində özünü göstərir. Bu səbəbdən tritium hidrogen izotopu artıq qeyri-sabitdir.

– Onların yük müstəqilliyi var, yəni proton və neytron, proton və proton, neytron və neytron arasında hərəkət edən qüvvələr eynidir. Bu xüsusiyyət sistemlərin tam şəxsiyyəti demək deyil p - p, p - p, p - p,çünki protonlar və neytronlar fermionlar və sistemlərdir r - r, n - n eyni hissəciklərdən və sistemdən ibarətdir r - p - müxtəlifdən.

- Onlar dəyişdirilə bilər. Nüklonlar qarşılıqlı əlaqədə olduqda öz koordinatlarını, yüklərini, spinlərin proyeksiyalarını mübadilə edə bilirlər.

– Nuklonların spinindən asılıdır. Bu asılılıq spini 0 olan deytron halının olmaması ilə göstərilir. bu vəziyyətdə proton və neytronun spinləri yalnız paraleldir.

– Onlar qeyri-mərkəzdirlər, yəni nuklon spinlərinin nuklonları birləşdirən düz xəttə nisbətən oriyentasiyasından asılıdırlar.

1935-ci ildə yapon fiziki H.Yukava nüvə qarşılıqlı təsirinin virtual hissəciklə nuklonların mübadiləsinin nəticəsi olduğunu fərz etdi. Bu zərrəciklərin kütləsi elektronun kütləsindən böyük, lakin protonun kütləsindən az olmalıdır, ona görə də onlara mezonlar deyilirdi. (Yunan dilindən . mesos- orta, orta). Mezonlar eksperimental olaraq axtarılmağa başladı. 1947-ci ildə onlar kosmik radiasiyada aşkar edilmişdir. Bu hissəciklərə pi mezonları deyilir. ilkin- ilkin). İndi bu hissəciklər daha qısaca - pionlar adlanır. Pion p 0 , p – , p + şəklində mövcuddur.

Pi mezonları 1,5-2 fm məsafədə nuklon-nuklon qarşılıqlı təsirində mühüm rol oynayır. Nüvə qüvvələrinin mezon nəzəriyyəsinin mahiyyəti aşağıdakı kimidir. Məsafədə olan iki nuklon r£ h/2 m səh c, nüvə qarşılıqlı təsirinin səbəbi olan pionların mübadiləsi. 4 növ mübadilə mümkündür:

səh « səh+ p 0 , (5)

n « n+ p 0 , (6)

səh « n+ p + , n « səh+ p – , (7)

burada nuklonlar nüvə qüvvələrinin sahəsini təşkil edən virtual pion buludları ilə əhatə olunur. Mezonların başqa nuklon tərəfindən udulması nuklonlar arasında güclü qarşılıqlı təsirə səbəb olur.

1,5 fm-dən az məsafələrdə nuklonlar daha ağır mezonlar mübadiləsi aparır: h (549 MeV), r (770 MeV), w (782 MeV), bunlar nuklonların itələnməsini təyin edir.

Mühazirə 18 Nüvə fizikasının elementləri

Mühazirə planı

Atom nüvəsi. Kütləvi qüsur, nüvə bağlama enerjisi.

Radioaktiv şüalanma və onun növləri. Radioaktiv parçalanma qanunu.

Radioaktiv parçalanmalarda və nüvə reaksiyalarında qorunma qanunları.

1. Atom nüvəsi. Kütləvi qüsur, nüvə bağlama enerjisi.

Atom nüvəsinin tərkibi

Nüvə fizikası- atom nüvələrinin quruluşu, xassələri və çevrilmələri haqqında elm. 1911-ci ildə E. Ruterford α-hissəciklərin maddədən keçərkən səpələnməsi ilə bağlı təcrübələrdə neytral atomun yığcam müsbət yüklü nüvədən və mənfi elektron buludundan ibarət olduğunu müəyyən etdi. V. Heisenberg və D.D. İvanenko (müstəqil olaraq) nüvənin proton və neytronlardan ibarət olduğunu fərz etdi.

atom nüvəsi- ümumi adı almış proton və neytronlardan ibarət atomun mərkəzi kütləvi hissəsi nuklonlar. Atomun demək olar ki, bütün kütləsi nüvədə cəmləşmişdir (99,95%-dən çox). Nüvələrin ölçüləri 10-13-10-12 sm-dir və nüvədəki nuklonların sayından asılıdır. Həm yüngül, həm də ağır nüvələr üçün nüvə maddəsinin sıxlığı demək olar ki, eynidir və təxminən 10 17 kq/m 3 təşkil edir, yəni. 1 sm 3 nüvə maddəsinin çəkisi 100 milyon ton olardı.Nüvələrin müsbət elektrik yükü atomdakı elektronların ümumi yükünün mütləq qiymətinə bərabərdir.

Proton (simvol p) - elementar hissəcik, hidrogen atomunun nüvəsi. Protonun böyüklüyü elektronun yükünə bərabər olan müsbət yükə malikdir. Proton kütləsi m p = 1,6726 10 -27 kq = 1836 m e, burada m e elektron kütləsidir.

Nüvə fizikasında kütlələri atom kütlə vahidlərində ifadə etmək adətdir:

1 amu = 1,65976 10 -27 kq.

Buna görə də, a.m.u ilə ifadə olunan protonun kütləsi

m p = 1,0075957 amu

Nüvədəki protonların sayı deyilir şarj nömrəsi Z. Verilmiş elementin atom nömrəsinə bərabərdir və buna görə də Mendeleyevin elementlərinin dövri sistemində elementin yerini müəyyən edir.

Neytron (simvol n) - elektrik yükü olmayan, kütləsi protonun kütləsindən bir qədər böyük olan elementar hissəcik.

Neytron kütləsi m n \u003d 1,675 10 -27 kq \u003d 1,008982 a.m.u. Nüvədəki neytronların sayı N ilə işarələnir.

Nüvədəki proton və neytronların ümumi sayı (nuklonların sayı) adlanır kütləvi sayı və A hərfi ilə işarələnir,

Simvol nüvələri təyin etmək üçün istifadə olunur, burada X elementin kimyəvi simvoludur.

izotoplar- atom nüvələrində eyni sayda proton (Z) və fərqli sayda neytron (N) olan eyni kimyəvi elementin atomlarının növləri. Belə atomların nüvələrinə izotoplar da deyilir. İzotoplar elementlərin dövri cədvəlində eyni yeri tutur. Nümunə olaraq hidrogen izotoplarını veririk:

Nüvə qüvvələri anlayışı.

Atomların nüvələri son dərəcə güclü birləşmələrdir, baxmayaraq ki, eyni yüklü protonlar atom nüvəsində çox kiçik məsafələrdə yerləşirlər, bir-birlərini böyük qüvvə ilə dəf etməlidirlər. Nəticə etibarilə, nüvənin daxilində nuklonlar arasında son dərəcə güclü cəlbedici qüvvələr, protonlar arasındakı elektrik itələyici qüvvələrdən qat-qat böyük təsir göstərir. Nüvə qüvvələri xüsusi bir qüvvə növüdür, təbiətdəki bütün məlum qarşılıqlı təsirlərdən ən güclüsüdür.

Tədqiqatlar göstərdi ki, nüvə qüvvələri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

nüvə cazibə qüvvələri yük vəziyyətindən asılı olmayaraq istənilən nuklonlar arasında hərəkət edir;

Nüvə cazibə qüvvələri qısa məsafəlidir: hissəciklərin mərkəzləri arasında təxminən 2 10 -15 m məsafədə hər hansı iki nuklon arasında hərəkət edir və artan məsafə ilə kəskin şəkildə azalır (3 10 -15 m-dən çox məsafədə onlar artıq var. praktiki olaraq sıfıra bərabərdir);

nüvə qüvvələri doyma ilə xarakterizə olunur, yəni. hər bir nuklon yalnız ona ən yaxın olan nüvə nuklonları ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər;

nüvə qüvvələri mərkəzi deyil, yəni. qarşılıqlı təsir göstərən nuklonların mərkəzlərini birləşdirən xətt üzrə hərəkət etmirlər.

Hazırda nüvə qüvvələrinin mahiyyəti tam başa düşülmür. Müəyyən edilmişdir ki, onlar mübadilə qüvvələri deyilən qüvvələrdir. Mübadilə qüvvələri kvant xarakterlidir və klassik fizikada analoqu yoxdur. Nuklonlar bir-birinə üçüncü hissəciklə bağlanır və onlar daim mübadilə edirlər. 1935-ci ildə yapon fiziki H.Yukava göstərdi ki, nuklonlar kütləsi elektronun kütləsindən təxminən 250 dəfə çox olan hissəciklər mübadiləsi aparırlar. Proqnozlaşdırılan hissəciklər 1947-ci ildə ingilis alimi S. Pauell tərəfindən kosmik şüaları tədqiq edərkən aşkar edilmiş və sonradan  mezon və ya pion adlandırılmışdır.

Neytron və protonun qarşılıqlı çevrilmələri müxtəlif təcrübələrlə təsdiqlənir.

Atom nüvələrinin kütləvi qüsuru. Atom nüvəsinin bağlanma enerjisi.

Atom nüvəsindəki nuklonlar nüvə qüvvələri ilə bir-birinə bağlıdır, buna görə də nüvəni fərdi proton və neytronlara bölmək üçün çox enerji sərf etmək lazımdır.

Bir nüvəni təşkil edən nuklonlara parçalanması üçün tələb olunan minimum enerji deyilir nüvə bağlayıcı enerji. Sərbəst neytronlar və protonlar birləşərək nüvə əmələ gətirdikdə eyni miqdarda enerji ayrılır.

Nüvələrin kütlələrinin dəqiq kütlə-spektroskopik ölçüləri göstərdi ki, atom nüvəsinin istirahət kütləsi nüvənin əmələ gəldiyi sərbəst neytron və protonların qalan kütlələrinin cəmindən azdır. Nüvənin əmələ gəldiyi sərbəst nuklonların qalan kütlələrinin cəmi ilə nüvənin kütləsi arasındakı fərqə deyilir. kütləvi qüsur:

Bu kütlə fərqi m nüvənin bağlanma enerjisinə uyğundur E St., Eynşteyn münasibəti ilə müəyyən edilir:

və ya ifadəni  ilə əvəz etməklə m, alırıq:

Bağlanma enerjisi adətən meqaelektronvoltlarda (MeV) ifadə edilir. Bir atom kütlə vahidinə (, vakuumda işığın sürətinə) uyğun gələn bağlama enerjisini təyin edək
):

Alınan dəyəri elektronvoltlara çevirək:

Bu baxımdan, praktikada bağlama enerjisi üçün aşağıdakı ifadədən istifadə etmək daha əlverişlidir:

burada m əmsalı atom kütlə vahidləri ilə ifadə edilir.

Nüvənin mühüm xarakteristikası nüvənin xüsusi bağlanma enerjisidir, yəni. nuklon başına bağlanma enerjisi:

.

Daha çox , nuklonlar bir-birinə daha güclü bağlanır.

 qiymətinin nüvənin kütlə sayından asılılığı Şəkil 1-də göstərilmişdir.Qrafikdən göründüyü kimi, kütlə nömrələri 50-60 (Cr-Zn) düzənli nüvələrdəki nuklonlar ən güclü şəkildə bağlıdırlar. . Bu nüvələr üçün bağlanma enerjisi çatır

Proton-elektron nəzəriyyəsi

1932$-ın əvvəlində yalnız üç elementar hissəcik məlum idi: elektron, proton və neytron. Bu səbəbdən bir atomun nüvəsinin proton və elektronlardan ibarət olduğu güman edilirdi (proton-elektron hipotezi). Hesab olunurdu ki, Mendeleyevin elementlər dövri sistemində $Z$ nömrəli nüvənin tərkibinə və kütləsi $A$-a $A$ protonları və $Z-A$ neytronları daxildir. Bu fərziyyəyə uyğun olaraq, nüvənin bir hissəsi olan elektronlar, müsbət yüklü protonların nüvədə saxlandığı "sementləşdirici" bir agent kimi çıxış etdi. Atom nüvəsinin tərkibinə dair proton-elektron fərziyyəsinin tərəfdarları hesab edirdilər ki, $\beta ^-$ - radioaktivlik hipotezin düzgünlüyünün təsdiqidir. Lakin bu fərziyyə eksperimentin nəticələrini izah edə bilmədi və rədd edildi. Bu çətinliklərdən biri azot nüvəsinin $^(14)_7N$ spininin $(\hbar)$ vahidinə bərabər olmasını izah etməyin mümkünsüzlüyü idi. Proton-elektron fərziyyəsinə görə, $^(14)_7N$ azot nüvəsi $14$ proton və $7$ elektrondan ibarət olmalıdır. Proton və elektronların spini $1/2$-a bərabərdir. Bu səbəbdən, bu fərziyyəyə görə 21$ hissəciklərdən ibarət olan azot atomunun nüvəsinin spini $1/2, \ 3/2, \ 5/2, \ nöqtələr 21/2$ olmalıdır. Proton-elektron nəzəriyyəsi arasındakı bu uyğunsuzluq "azot fəlakəti" adlanır. Nüvədə elektronların olması halında onun maqnit momentinin elektronun maqnit momenti ilə müqayisədə kiçik maqnit momentinə malik olması da anlaşılmazdı.

1932 dollarda J. Chadwick neytronu kəşf etdi. Bu kəşfdən sonra D. D. İvanenko və E. Q. Qapon atom nüvəsinin proton-neytron quruluşu haqqında fərziyyə irəli sürdülər və bu fərziyyə V. Heyzenberq tərəfindən ətraflı işlənib hazırlanmışdır.

Qeyd 1

Nüvənin proton-neytron tərkibi təkcə nəzəri nəticələrlə deyil, həm də nüvənin proton və neytronlara parçalanması üzrə aparılan təcrübələrlə də təsdiqlənir. İndi ümumiyyətlə qəbul edilir ki, atom nüvəsi proton və neytronlardan ibarətdir ki, bunlara da deyilir. nuklonlar(latın dilindən nüvə ləpə, taxıl).

Atom nüvəsinin quruluşu

Əsas müsbət elektrik yükünün və atomun kütləsinin əsas hissəsinin cəmləşdiyi atomun mərkəzi hissəsidir. Nüvənin ölçüləri elektronların orbitləri ilə müqayisədə olduqca kiçikdir: $10^(-15)-10^(-14)\ m$. Nüvələr kütlələri ilə demək olar ki, eyni olan proton və neytronlardan ibarətdir, lakin yalnız proton elektrik yükünü daşıyır. Protonların ümumi sayı atomun atom nömrəsi $Z$ adlanır ki, bu da neytral atomdakı elektronların sayı ilə eynidir. Nuklonlar nüvədə böyük qüvvələr tərəfindən saxlanılır, təbiətinə görə bu qüvvələr nə elektrik, nə də cazibə qüvvəsi deyil və böyüklüyünə görə onlar elektronları nüvəyə bağlayan qüvvələrdən qat-qat böyükdürlər.

Nüvənin quruluşunun proton-neytron modelinə görə:

• bütün kimyəvi elementlərin nüvələri nuklonlardan ibarətdir;
• nüvənin yükü yalnız protonlara bağlıdır;
• nüvədəki protonların sayı elementin sıra nömrəsinə bərabərdir;
• neytronların sayı kütlə sayı ilə protonların sayı arasındakı fərqə bərabərdir ($N=A-Z$)

Proton ($^2_1H\ və ya\ p$) müsbət yüklü hissəcikdir: onun yükü $e=1.6\cdot 10^(-19)\ Cl$ elektronun yükünə bərabərdir və onun istirahət kütləsi $-dır. m_p=1,627\cdot 10^( -27)\kq$. Proton hidrogen atomunun nuklonunun nüvəsidir.

Qeydləri və hesablamaları sadələşdirmək üçün nüvənin kütləsi çox vaxt atom kütlə vahidlərində (a.m.u.) və ya enerji vahidlərində müəyyən edilir (kütlə əvəzinə elektron voltlarda müvafiq enerji $E=mc^2$ qeyd olunur). Atom kütlə vahidi karbon nuklidin kütləsinin $1/12$-dır $^(12)_6C$. Bu vahidlərdə əldə edirik:

Elektron kimi protonun da öz bucaq impulsu var - spin, $1/2$-a bərabərdir ($\hbar $ vahidlərində). Sonuncu, xarici bir maqnit sahəsində, yalnız proyeksiya və sahə istiqamətləri $+1/2$ və ya $-1/2$-a bərabər olan şəkildə oriyentasiya edə bilər. Proton, elektron kimi, Fermi-Dirak kvant statistikasına tabedir, yəni. fermionlara aiddir.

Proton öz maqnit momenti ilə xarakterizə olunur, spini $1/2$ olan hissəcik üçün $e$ yükü və kütləsi $m$-a bərabərdir.

Bir elektron üçün onun öz maqnit momenti bərabərdir

Nuklonların və nüvələrin maqnitini təsvir etmək üçün nüvə maqnitonundan istifadə olunur (Bohr maqnitonundan $1836$ dəfə kiçik):

Əvvəlcə protonun maqnit momentinin nüvə maqnitonuna bərabər olduğuna inanılırdı, çünki. onun kütləsi elektronun kütləsindən $1836$-dır. Lakin ölçmələr göstərdi ki, əslində protonun daxili maqnit momenti nüvə maqnetronundan $2,79$ dəfə böyükdür, müsbət əlamətə malikdir, yəni. istiqamət fırlanma ilə üst-üstə düşür.

Müasir fizika bu fikir ayrılıqlarını protonların və neytronların qarşılıqlı çevrilməsi və bir müddət $\pi ^\pm $ - mezon və müvafiq işarənin başqa bir nuklonuna dissosiasiya vəziyyətində qalması ilə izah edir:

$\pi ^\pm $ - mezonunun qalan kütləsi $193,63$ MeV-dir, ona görə də onun öz maqnit momenti nüvə maqnitonundan $6,6$ dəfə böyükdür. Ölçmələrdə protonun və mezon mühitinin $\pi ^+$ -- maqnit momentinin bəzi effektiv dəyəri görünür.

Neytron ($n$) -- elektrik cəhətdən neytral hissəcik; onun istirahət kütləsi

Neytron yüksüz olsa da, $\mu _n=-1,91\mu _Я$ maqnit momentinə malikdir. "$-$" işarəsi istiqamətin arxasında maqnit momentinin protonun spininə əks olduğunu göstərir. Neytronun maqnitliyi onun ayrıla bildiyi hissəciklərin maqnit momentinin effektiv qiyməti ilə müəyyən edilir.

Sərbəst vəziyyətdə neytron qeyri-sabit hissəcikdir və təsadüfi parçalanır (yarım ömrü $12$ dəq): $\beta $ -- hissəcik və antineytrino buraxaraq protona çevrilir. Neytronların parçalanma sxemi aşağıdakı formada yazılır:

$\beta $ neytronun nüvədaxili parçalanmasından fərqli olaraq -- parçalanma həm daxili parçalanmaya, həm də elementar hissəciklər fizikasına aiddir.

Neytron və protonun qarşılıqlı çevrilməsi, spinlərin bərabərliyi, kütlələrin və xassələrin yaxınlaşması eyni nüvə hissəciyinin iki növündən - nuklondan söhbət getdiyini düşünməyə əsas verir. Proton-neytron nəzəriyyəsi eksperimental məlumatlarla yaxşı uyğunlaşır.

Nüvənin tərkib hissəsi kimi protonlar və neytronlar çoxsaylı parçalanma və birləşmə reaksiyalarında olur.

Nüvələrin ixtiyari və parça-parça parçalanmasında elektronların, pozitronların, mezonların, neytrinoların və antineytrinoların axınları da müşahidə olunur. Bir hissəciyin (elektron və ya pozitron) $\beta $ kütləsi nuklonun kütləsindən $1836$ dəfə azdır. Mezonlar - müsbət, mənfi və sıfır hissəciklər - $\beta $ - hissəciklər və nuklonlar arasında kütlədə aralıq yeri tutur; belə hissəciklərin ömrü çox qısadır və saniyənin milyonda biri qədərdir. Neytrinlər və antineytrinolar istirahət kütləsi sıfır olan elementar hissəciklərdir. Bununla belə, elektronlar, pozitronlar və mezonlar nüvənin tərkib hissəsi ola bilməzlər. Bu işıq hissəcikləri $\sim 10^(-15)\ m$ radiuslu nüvə olan kiçik həcmdə lokallaşdırıla bilməz.

Bunu sübut etmək üçün elektrik qarşılıqlı təsirinin enerjisini təyin edirik (məsələn, nüvədə pozitron və ya proton olan bir elektron)

və onu elektronun öz enerjisi ilə müqayisə edin

Xarici qarşılıqlı təsirin enerjisi elektronun öz enerjisindən çox olduğundan o, mövcud ola və öz fərdiliyini saxlaya bilməz, nüvə şəraitində o, məhv olacaqdır. Nuklonlarla bağlı başqa bir vəziyyət, onların öz enerjisi 900$ MeV-dən çoxdur, buna görə də nüvədə öz xüsusiyyətlərini saxlaya bilirlər.

İşıq hissəcikləri bir vəziyyətdən digər vəziyyətə keçərkən nüvələrdən yayılır.