21/02/2024
31
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
62
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân
2. Năng lượng liên kết hạt nhân
3. Spin và momen từ của hạt nhân
4. Các đặc tính của lực hạt nhân
21/02/2024
32
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân
63
Proton là hạt mang điện dương +e = +1,6.10-19C; mp= 1,6625210-27kg.
Neutron là hạt không mang điện, mn= 1,6648210-27kg.
Nguyên tử trung hòa về điện nên số electron bằng số proton, kí hiệu số proton là Z.
Tổng số nucleon trong hạt nhân gọi là số khối lượng, kí hiệu là A.
Gọi N là số neutron trong hạt nhân : A = N + Z.
Hạt nhân nguyên tử được kí hiệu là A
Z
X
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
64
Hạt nhân đồng vị, đồng khối
Các hạt nhân với số Z giống nhau gọi là các hạt nhân đồng vị. Nguyên tố Oxygen có
3 đồng vị với độ phổ biến như sau : (99,659%), (0,036%), (0,204%).
16
8
O
17
8
O
18
8
O
Các hạt nhân có cùng số khối A nhưng khác số Z được gọi là các hạt nhân đồng
khối.
Thí dụ: và
16
36
S
36
18
Ar
21/02/2024
33
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
65
Hình dạng và kích thước hạt nhân
Đầu những năm 1950, người ta xem hạt nhân có dạng cầu. Tuy nhiên cho đến ngày
nay các thí nghiệm đều chứng tỏ rằng : ở trạng thái cơ bản, nhân magic có dạng đối
xứng cầu, các nhân không magic có dạng ellipsoit tròn xoay, còn khi ở trạng thái kích
thích, do sự chuyển động đã làm biến đổi hình dạng hạt nhân một cách phức tạp.
Chúng ta không thể xác định bán kính hạt nhân một cách trực tiếp như việc chúng ta
xác định bán kính của quả bóng tennis. Tuy nhiên có những cách mà chúng ta thực
hiện được để xác định bán kính của hạt nhân nguyên tử.
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
66
Hình dạng và kích thước hạt nhân
Nếu chúng ta đo bán kính của các hạt nhân
đối với các hạt nhân khác nhau. Từ kết quả
nhận được, vẽ đồ thị biểu diễn bán kính hạt
nhân theo số khối ta thu được đồ thị như
hình bên. Tuy nhiên sự tăng này là không tỉ
lệ.
21/02/2024
34
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
67
Hình dạng và kích thước hạt nhân
Từ hình chúng ta thấy rằng số
nucleon tăng tỉ lệ với lũy thừa bậc
ba của bán kính.
hay
3
1 3
/
R A
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
68
Hình dạng và kích thước hạt nhân
Nếu biểu diễn bán kính hạt nhân
theo căn bậc ba của số nucleon
thì sự tăng này là tỉ lệ.
Như vậy
với r0là hằng số tỉ lệ được xác
định bằng thực nghiệm
1 3
0
/
R r A
01 2 1 5
r , , fm
21/02/2024
35
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân (tt)
69
Mật độ phân bố điện tích và phân bố vật chất hạt nhân
Mật độ phân bố điện tích bên trong hạt nhân được xác định theo công thức:
với R0= 1,08.10-13A1/3cm và = 0,55.10-13cm
0
0
1
r R
exp
Mật độ vật chất hạt nhân:
14 3
3 3
0
10
4 4
3 3
p
haït nhaân
Am
M
taán / m
R r A
CHƯƠNG 1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (tt)
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân (tt)
70
Độ hụt khối và năng lượng liên kết
Biểu thức của năng lượng liên kết:
Năng lượng của 1u = 931,5MeV/c2, do vậy khi tính năng lượng liên kết chúng ta
thường sử dụng công thức sau :
2 2
lk p n
E mc Zm A Z m m c
2
931 5
lk p n
E mc Zm A Z m m ,
Năng lượng liên kết riêng
Để so sánh mức độ bền vững của các hạt nhân, người ta đưa vào khái niệm năng
lượng liên kết riêng , là năng lượng liên kết ứng với một nucleon:
Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững
lk
E
A