CƠ SỞ VẬT LÝ HẠT NHÂN

1. Thành phần cơ bản
của hạt nhân.


1. Thành phần cơ bản của hạt
nhân.








Thành phần cơ bản các hạt nhân gốm có proton và nơtron, gọi chug
là nucleon.
Proton: là loại hạt mang điện tích +1, có khối lượng bằng 1.6726 ×
10−27 kg (938.3 MeV/c2) và spin +1/2.
Nơtron: là loại hạt khơng mang điện tích, có khối lượng bằng 1.6749
× 10-27 kg (939.573 MeV/c²) và spin +1/2, tức là lớn hơn khối lượng
của proton chút ít.
Hạt nhân có số khối A và số nguyên tử Z , sẽ gồm có A nuclon
trong số đó có Z proton (điện tích bằng + Ze) và (A - Z) nơtron.
Proton và nơtron đều có spin bằng . Chúng cũng có mômen từ
riêng Điều đáng chú ý là nơtron không mang điện tích nhưng vẫn
có mômen từ do có cấu trúc bên trong.Hạt nhân cấu tạo từ proton
và nơtron nên cũng có spin và mômen từ xác đònh.

2. Độ hụt khối và năng lượng liên
kết hạt nhân




Người thấy rằng khối lượng của môi
hạt nhân đều bé hơn khối lượng tổng
cộng của các nuclon hợp thành. Hiệu
số đó gọi là độ hụt khối của hạt
nhân.
∆m = Zmp + (A - Z) mn - mhn
(3)


.




Nguyên nhân của độ hụt khối này có liên quan
đến năng lượng liên kết các nuclon trong hạt
nhân. Thật vậy vì khối lượng hạt nhân bé hơn
khối lượng tổng cộng của các nuclon hợp thành
một giá trò ∆m, nên theo thuyết tương đối
Einstein năng lượng toàn phần của hạt nhân bé
hơn năng lượng toàn phần của A nuclon khi tách
chúng ra riêng lẻ một lượng là :
∆E = c2 ∆m







∆E chính là năng lượng cần cung cấp
từ ngoài để tách tất cả A nuclon ra
riêng lẻ nhau, nói cách khác ∆E có giá
trò bằng và ngược dấu với năng lượng
liên kết các nuclon trong hạt nhân ∆W.
∆W = - c2∆m
= c2 [ mhn - Zmp - (A - Z) ma} (4)


• Năng lượng liên kết này đặc trưng
cho mức độ bền vững của hạt nhân.
Giá trò tuyệt đối của nó càng lớn thì
hạt nhân càng khó phân chia thành
mãnh.Trong thực nghiệm người ta
thường đo được khối lượng toàn bộ




3. Löïc haït nhaân:


3.



Lực hạt nhân:

Là lực tương tác giữa hai hay nhiều
nucleon. Nó là ngun nhân gây ra sự
gắn kết của các proton và các nơ tron ở
trong hạt nhân ngun tử.. Trong số
nhiều đặc điểm của nó ta có thể kể
đến một số đặc điểm sau đây :


3.


Lực hạt nhân:
- Có bán kính tác dụng rất ngắn : hai
nuclon chỉ tác dụng mạnh với nhau
khi chúng cách nhau một khoảng bé
hơn r ≈ 10-13 cm.


3.


Lực hạt nhân:

- Lực hạt nhân về căn bản là lực hút
rất mạnh và do đó đã gây nên năng
lượng liên kết rất lớn của nuclon
trong hạt nhân. Tuy nhiên, khi hai
nuclon ở rất gần nhau r ≤ 0,5 . 10-13

cm thì chúng lại đẩy nhau.


3.


Lực hạt nhân:

- Lực hạt nhân không phụ thuộc vào
điện tích. thực nghiệm chứng tỏ rằng
lực tương tác giữa nơtron - nơtron,
nơtron - proton, proton - proton là gần
như nhau.


1./ Sự phóng xạ:
a.) Đònh nghóa:
Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự
động phóng ra những bức xạ gọi là tia
phóng xạ và biến thành hạt nhân khác
Tia phóng xạ có đặc điểm chung gì?
Tia phóng xạ không nhìn thấy được nhưng
có những tác dụng hóa lý như làm iôn hoá
môi trường , làm đen kính ảnh , gây ra các
phản ứng hoá học …


1./ Sự phóng xạ:
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:

Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân
bên trong hạt nhân gây ra và hoàn toàn
không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài
( áp suất, nhiệt độ ... )


1./ Sự phóng xạ:
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:
c.) Các loại tia phóng xạ:

+
H.BECCƠREN
Nhà Vật lý Pháp ( 1852
– 1908)


1./ Sự phóng xạ:
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:
c.) Các loại tia phóng xạ:
* Tia anpha (α )
Là các dòng hạt nhân của
4
nguyên tử Hêli( 2 He ) mang
hai điện tích dương ( +2e)
Đặc điểm:

α
+


- Hạt α phóng ra từ hạt nhân với vận tốc khoảng 107m/s
- Có khả năng iôn hoá chất khí và mất dần năng
lượng
- Khả năng đâm xuyên yếu , nó không xuyên qua được
tấm thuỷ tinh mỏng và chỉ đi được tối đa 8cm trong
không khí


1./ Sự phóng xạ:
β+ α
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:
c.) Các loại tia phóng xạ:
* Tia anpha (α ) : 24 He
* Tia bêta ( β )
+ Tia β - : bò lệch về phía bản
dương của tụ, đó chính là các
electron, điện tích -e

β-

+

+ Tia β + : bò lệch về phía bản âm của tụ
( lệch nhiều hơn tia α và đối xứng với tia β - )
thực chất là electron dương (pôzitrôn ) điện
tích +e



1./ Sự phóng xạ:
β+ α
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:
c.) Các loại tia phóng xạ:
* Tia anpha (α ) : 24 He
* Tia bêta ( β )
+ Tia β - :(
0) −
+ Tia β + :(

Đặc điểm:

β-

+

e

0 −1+

)
e
+1

+ Vận tốc của các hạt β gần bằng vận tốc ánh sáng

+ Ion hóa chất khí yếu hơn tia α
+ Khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α ,có
thể đi hàng trăm mét trong không khí



1./ Sự phóng xạ:
β+ α
a.) Đònh nghóa:
b.) Đặc điểm của sự phóng xạ:
c.) Các loại tia phóng xạ:
* Tia anpha (α ) : 24 He
* Tia bêta ( β )
+ Tia β - :(
0) −

γ

β-

+

e

0 −1+

+ Tia β + :( e )
+1
* Tia gamma ( 0): Là sóng điện từ có bước sóng
γ
rất ngắn , cũng là hạ0t phôtôn có năng lượng cao

Đặc điểm:- Không bò lệch trong điện, từ trường trường
- Khả năng đâm xuyên rất lớn , có thể đi qua lớp chì

dày hàng chục cm và gây nguy hiểm cho con người


2./ Đònh luật phóng xạ:
a.) Đònh luật :
“Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi
một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã , cứ
sau mỗi chu kỳ này thì ½ số nguyên tử của
chất ấy đã biến đổi thành chất khác”
b.) Công thức :


2./ Đònh luật phóng xạ:
a.) Đònh luật :
b.) Công thức :
N0,ymvậ
số nnguyê
tử và
khố
lúcc
Hã
n dụ
g đònhn luậ
t vừsố
a nê
ui,lượ
điềnngcá
0 là
u củ
g xạđây , từ đó tìm ra

giáđầtrò
vàao chấ
bảntgphó
chonsau
công thức biểu diễn đònh luật phóng xạ ?
t

1T
N0
21

N
m

2T

m0
21

Vậy t = kT:

N0
22
m0
22

N0
N = k
2


3T

…

kT

N0
23

N0
2k

m0
23

m0
2k

m0
m= k
2


N
N0

N0/2
N0/4

N0/16

4T

t

3T
2T
ÑOÀ THÒ ÑÒNH LUAÄT PHOÙNG XAÏ
0

T

N0/8


N0
N = k
2

m0
m= k
2

t
(k = )
T

Theo ñònh nghóa logarít ta coù 2x = ex ln2

N = N0e
Vôùi:


− k ln 2

= N0e

ln 2
− t
T

= N0e

ln 2
0, 693
λ =
=
T
T

Töông töï: m = m0e -λ t

− λt


2./ Đònh luật phóng xạ:
a.) Đònh luật :
b.) Công thức :
Công thức của đònh luật này là : N = N0 e - λ t
Với N0 : là số nguyên tử ban đầu
N : là số nguyên tử ở thời điểm t
λ : là hằng số phóng xạ , tỷ lệ nghòch với

chu kỳ bán rã :
ln 2 0, 693
λ=

=

Cũng có thể viết theo khối lượTng :m T= m0 e – λ t
Hoặc viết dưới dạng

N0
N = k
2

m0
; m = k với
2

t
k=
T


2./ Đònh luật phóng xạ:
a.) Đònh luật :
b.) Công thức :
c.) Độ phóng xạ:
Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là
đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh
hay yếu , đo bằng số phân rã trong 1 giây .
Độ phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng

quy luật với số nguyên tử N :

dN (t )
− λt
H (t ) = −
= λ N0 e = λ N
dt


dN (t )
H (t ) = −
= λ N 0 e − λt = λ N
dt

với H0 = λ N0 là độ phóng xạ ban đầu, thì:
H = H0 e – λ t Hoặc

H0
H = k
2

(

k=

Đơn vò độ phóng xạ là Becơren ( ký hiệu
Bq) , bằng 1 phân rã / giây
Một đơn vò khác là Curi ( ký hiệu Ci)
1Ci = 3,7 .1010 Bq


)t
T