Атомная физика | Физические законы механики | Термодинамика | Электричество | Магнетизм | Оптика | Молекулярная физика | Физмат.ру
Математика 1 семестр | Математика 2 семестр | Математика 3 семестр | Математика 4 семестр | Интегралы | 1 курс Выдача - модный гостинец для коллеги на мальчишник от проститутокПензы http://prostitutkipenzy.party/vidacha/, потому-то не стоит чухаться с приглашением: блестящее состояниедуха непосредственно связано с плотским блаженством.

Ядерная физика начало

Определение, виды радиоактивности, радиоактивные семейства

Радиоактивность - это самопроизвольное, спонтанное изменение свойств ядер со временем. Ядра, испытывающие изменение такого рода, называются радиоактивными или нестабильными ядрами. Радиоактивные ядра являются неустойчивыми нуклонными системами и, как принято говорить, испытывают радиоактивный распад. Каждое ядро характеризуется определенным нуклонным составом (А,Z) и определенной энергией Е. Если спонтанно изменяется хотя бы одна из этих характеристик, то такое изменение является радиоактивным распадом. Ядро, испытывающие радиоактивный распад, будем называть материнским, а ядро-продукт – дочерним. Радиоактивный распад характеризуется временем протекания, видом и энергией испускаемых частиц, называемых излучением.

Радиоактивность ядер, существующих в природных условиях, называют естественной. Радиоактивные ядра, синтезированные в лабораторных условиях искусственными способами посредством ядерных реакций, называются искусственными. По физической природе искусственные радиоактивные ядра ничем не отличаются от естественных и такое разделение условно, так как свойства ядер данного радиоактивного нуклида не зависят от способа его образования. Основным критерием здесь является характерное время жизни ядер. Естественные радиоактивные ядра образовались в процессе эволюции Солнечной системы (или вообще Вселенной) и существуют в заметных количествах в настоящее время потому, что имеют характерные времена жизни, превышающие возраст Земли, или же сравнимые с ним. Остальные радиоактивные ядра распались в процессе эволюции Земли.

Впервые радиоактивность природных солей урана была обнаружена А. Беккерелем в 1896 г. Искусственная радиоактивность синтезируемых ядер была открыта Ф. и И. Кюри в 1934 г.

К числу радиоактивных процессов относятся: 1) a-распад; 2) b‑распад; 3) g-излучение ядер; 4) спонтанное деление тяжелых ядер; 5) испускание запаздывающих нейтронов и протонов.

Все тяжелые ядра с массовым числом А, превышающим значение 209, нестабильны по отношению к a-распаду. Поэтому ядра нуклидов, у которых массовое число А превышает граничное значение 209, являются родоначальниками последовательных цепочек распадов. При каждом a-распаде число протонов Z и число нейтронов в дочернем ядре уменьшается на две единицы (число нуклонов – на 4) по отношению к материнскому. Такое ядро чаще всего нестабильно по отношению к β-распаду, так как оказывается ниже дорожки стабильности (см. рис. 1.1.2). Поэтому в последовательных цепочках распадов процессы a- и β-распадов чередуются друг с другом.

Собственные состояния. Одним из основных постулатов квантовой теории является утверждение, что состояние, в котором физическая величина Q имеет определенное значение, описывается Ψ-функцией, являющейся решением уравнения

Ψ = QΨ,

(12.50)

где— оператор физической величины Q.

Физический смысл могут иметь лишь такие решения (12.50), которые всюду конечные, однозначные, непрерывные и гладкие. Эти условия, как уже говорилось, называют естественными или стандартными.

Функции, являющиеся решением уравнения (12.50) и удовлетворяющие естественным условиям, называют собственными функциями оператора. Те значения Q, при которых такие решения существуют, называют собственными значениями физической величины Q. Такие состояния и называют собственными.

Квантование момента импульса

Момент импульса. Момент импульса М является одной из важнейших характеристик движения. Однако в квантовой теории мо­мент импульса существенно отличается от классического. А именно, модуль момента импульса может быть задан сколь угодно точно только с одной из проекций, например, Мг. Другие две проекции оказываются полностью неопределенными.

Это означает, что направление момента М в пространстве является неопределенным. Наглядно подобную ситуацию можно попытаться представить так: вектор М как-то «размазан» по образующим конуса, ось которого совпадает с направлением координатной оси Z (рис. 12.12). В этом случае вполне определенное значение имеет лишь проекция Мг. Другие две проекции, Мх и Му, оказываются полностью неопределенными.

Рис. 12.12.

Модуль момента импульса. Для определения квадрата момента необходимо решить уравнение

(12.51)

Оператор достаточно сложный, и решение этого уравнения является очень громоздким. Поэтому ограничимся приведением окончательных результатов, причем только для собственных значений данного оператора:

М2 = l( l + 1)ћ2, l = 0, 1, 2, …,

(12.52)

где l — орбитальное (или азимутальное) квантовое число. Отсюда модуль момента

 l = 0, 1, 2, …,(n-1).

(12.53)

Видно, что эта величина является дискретной (квантованной).

Следует отметить, что между классическим моментом импульса и соответствующим ему оператором имеется существенное различие. Классический момент [r р] зависит от выбора точки О, относительно которой берется радиус-вектор r. Оператор же момента импульса не зависит от выбора точки О (в этом можно убедиться, записав проекции момента в сферических координатах). Оператор момента импульса зависит только от направления координатных осей. Поэтому его называют оператором углового момента. Собственные значения операторов квадрата и проекции углового момента, и  также не зависят от выбора точки О.

Проекция момента М z. Рассмотрим решение уравнения

(12.54)

 В сферических координатах (r, θ, φ) оператор проекции момента импульса на полярную ось z (от которой отсчитывается полярный угол θ) имеет вид

(12.54)

Для определения собственных значений и собственных функций этого оператора надо, согласно (12.50) и (12.54), решить уравнение

(12.55)

где φ – азимутальный угол в полярной системе координат.

Подстановка ψ = C exp (αφ) приводит после сокращения на общий множитель ехр (αφ) к алгебраическому уравнению, 

из которого α = iМ z /ћ. Значит, решение уравнения (12.55) таково:

(12.56)

Эта функция конечна, непрерывна и гладкая. Она должна быть и однозначной, для чего должно быть выполнено условие ψ (φ + 2π) = ψ (φ) или

Это условие будет выполнено, если положить M z = mћ, где т —целое положительное или отрицательное число либо нуль. Следовательно, оператор  обладает дискретным спектром:

Mz = m ħ, m = 0, ± 1, ± 2, …

(12.57)

Поскольку ось Z выбирают произвольно, равенство (12.57) означает, что проекция углового момента на любое направление квантуется. Схематически это показано на рис. 12.13.

Определение, виды радиоактивности, радиоактивные семейства