vật lý hạt nhân hiện đại (phần i: cấu trúc hạt nhân): phần 1

ViÖn n¨ng l­îng nguyªn tö ViÖt Nam<br /> <br /> §µo TiÕn Khoa<br /> <br /> vËt lý h¹t nh©n hiÖn ®¹i<br /> PhÇn I: CÊu tróc h¹t nh©n<br /> <br /> Nhµ xuÊt b¶n Khoa Häc vµ Kü ThuËt<br /> Hµ Néi - 2010<br /> <br /> Tñ s¸ch chuyªn kh¶o vµ gi¸o tr×nh ®µo t¹o<br /> <br /> ViÖn N¨ng l­îng Nguyªn tö ViÖt Nam<br /> <br /> vËt lý h¹t nh©n hiÖn ®¹i<br /> PhÇn I: CÊu tróc h¹t nh©n<br /> <br /> T¸c gi¶: PGS. TS. §µo TiÕn Khoa<br /> ChÞu tr¸ch nhiÖm xuÊt b¶n: TS. Ph¹m V¨n DiÔn<br /> Biªn tËp: ThS. NguyÔn Huy TiÕn<br /> Tr×nh bµy b×a: Xu©n Dòng<br /> Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt<br /> <br /> 70 TrÇn H­ng §¹o - Hµ Néi<br /> <br /> In 300 cuèn, khæ 19 x 27 cm t¹i X­ëng in NXB V¨n hãa D©n téc.<br /> <br /> Sè §KKHXB: 215-2010/CXB/18-17/KHKT, cÊp ngµy 5/3/2010.<br /> <br /> QuyÕt ®Þnh xuÊt b¶n sè: 65/Q§XB - NXBKHKT - 5/5/2010.<br /> <br /> In xong vµ nép l­u chiÓu Quý II/2010.<br /> <br /> 2<br /> <br /> Lêi nãi ®Çu<br /> <br /> VËt lý h¹t nh©n (VLHN), mét trong nh÷ng chuyªn ngµnh c¬ së vµ truyÒn<br /> thèng nhÊt cña vËt lý hiÖn ®¹i, lµ mét m«n häc chÝnh ®­îc d¹y ngay tõ n¨m<br /> häc thø hai hoÆc thø ba cho sinh viªn khoa vËt lý cña phÇn lín c¸c tr­êng ®¹i<br /> häc tæng hîp, ®¹i häc b¸ch khoa... trªn thÕ giíi. Kh¸c víi nhiÒu chuyªn ngµnh<br /> khoa häc, VLHN cã mét vai trß rÊt ®Æc biÖt trong lÞch sö nh©n lo¹i nhê nh÷ng<br /> øng dông cña VLHN trong x©y dùng vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ ®iÖn h¹t nh©n<br /> (còng nh­ c«ng nghÖ vò khÝ h¹t nh©n cña mét sè c­êng quèc lín). Tõ cuèi<br /> thÕ kû 20 cho ®Õn nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ kü thuËt h¹t<br /> nh©n trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau cña y tÕ, c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp... viÖc<br /> gi¶ng d¹y VLHN ®· ®­îc lan réng sang nhiÒu c¬ së ®µo t¹o cña kh«ng Ýt c¸c<br /> ®¹i häc y, c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp... trªn thÕ giíi.<br /> T¹i ViÖt Nam, VLHN còng lµ mét m«n d¹y truyÒn thèng cña c¸c khoa vËt<br /> lý c¸c tr­êng ®¹i häc lín tõ vµi thËp kû nay. Tuy nhiªn, do nh÷ng lý do kh¸ch<br /> quan vµ chñ quan kh¸c nhau, cho ®Õn nay chóng ta vÉn thiÕu mét bé s¸ch gi¸o<br /> tr×nh vµ s¸ch chuyªn kh¶o chuÈn cho ®µo t¹o ®¹i häc vµ sau ®¹i häc còng nh­<br /> nghiªn cøu trong lÜnh vùc VLHN. Lµ mét nhµ khoa häc víi gÇn 30 n¨m c«ng<br /> t¸c nghiªn cøu vµ ®µo t¹o trong lÜnh vùc VLHN, t¸c gi¶ ®· viÕt cuèn s¸ch nµy<br /> dùa trªn nh÷ng kiÕn thøc, kinh nghiÖm cña chÝnh b¶n th©n víi mong muèn<br /> ®­îc ®ãng gãp cïng c¸c ®ång nghiÖp x©y dùng mét tñ s¸ch chuÈn vÒ VLHN<br /> hiÖn ®¹i cho c¸c ®äc gi¶ ViÖt, ®Æc biÖt cho c¸c sinh viªn khoa vËt lý t¹i c¸c<br /> tr­êng ®¹i häc còng nh­ c¸c nhµ nghiªn cøu trÎ trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau<br /> cña khoa häc h¹t nh©n ë ViÖt Nam. S¸ch nµy ®­îc xuÊt b¶n nh­ phÇn thø nhÊt<br /> cña bé s¸ch vÒ VLHN hiÖn ®¹i vµ giíi thiÖu víi b¹n ®äc mét c¸ch hÖ thèng<br /> c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n tèi thiÓu vÒ<br /> <br /> cÊu tróc h¹t nh©n,<br /> <br /> mét lÜnh vùc rÊt thiÕt<br /> <br /> yÕu cña VLHN. Nh÷ng hiÓu biÕt vÒ cÊu tróc h¹t nh©n lµ c¬ së cÇn thiÕt gióp<br /> ta n¾m ®­îc b¶n chÊt vËt lý cña c¸c qu¸ tr×nh ph¶n øng, ph©n r· vµ t­¬ng t¸c<br /> <br /> 3<br /> <br /> cña h¹t nh©n. PhÇn thø hai cña bé s¸ch nµy t¸c gi¶ sÏ giíi thiÖu víi b¹n ®äc,<br /> trong mét phong c¸ch tr×nh bµy t­¬ng tù, c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ<br /> h¹t nh©n<br /> <br /> ph¶n øng<br /> <br /> mµ b¹n ®äc cã thÓ hiÓu ®­îc mét c¸ch hÖ thèng sau khi ®· ®­îc<br /> <br /> lµm quen víi néi dung cña phÇn thø nhÊt. Víi nhu cÇu héi nhËp quèc tÕ ngµy<br /> cµng cao, tiÕng Anh ®· trë thµnh mét c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®­îc ®èi víi c¸c<br /> c«ng t¸c gi¶ng d¹y vµ nghiªn cøu trong mäi lÜnh vùc. §Ó gãp phÇn gióp b¹n<br /> ®äc trong viÖc sö dông nh÷ng nguån tµi liÖu tham kh¶o quèc tÕ trong lÜnh vùc<br /> VLHN, t¸c gi¶ ®· cè g¾ng giíi thiÖu tªn c¸c nguyªn tè, ®ång vÞ h¹t nh©n b»ng<br /> tiÕng Anh còng nh­ tõ dïng t­¬ng ®­¬ng trong tiÕng Anh cña ®a sè chuyªn tõ<br /> th­êng gÆp trong VLHN (ë trong ngoÆc ®¬n ngay sau ®ã). Ngoµi ra, ®«i dßng<br /> giíi thiÖu ng¾n gän vÒ c¸c nhµ VLHN quèc tÕ ®­îc nh¾c ®Õn trong s¸ch nµy<br /> còng ®­îc ®­a vµo néi dung cña s¸ch ®Ó gióp b¹n ®äc biÕt qua lÞch sö VLHN<br /> còng nh­ cã ®­îc lßng t«n kÝnh cÇn thiÕt ®èi víi nh÷ng tªn tuæi lín nµy.<br /> MÆc dï VLHN rÊt khã d¹y vµ hiÓu ®­îc khi ch­a cã nh÷ng kiÕn thøc c¬<br /> b¶n vÒ ®iÖn ®éng lùc häc, vËt lý nguyªn tö vµ c¬ häc l­îng tö, ch­¬ng 1 cña<br /> s¸ch nµy ®­îc viÕt b»ng mét ng«n ng÷ ®¬n gi¶n ®Ó giíi thiÖu ng¾n gän nh­ng<br /> xóc tÝch vÒ c¸c tÝnh chÊt vËt lý ®Æc tr­ng cña h¹t nh©n mµ cã thÓ hiÓu ®­îc ®èi<br /> víi c¸c b¹n ®äc míi chØ häc qua nh÷ng kiÕn thøc c¬ së cña vËt lý ®¹i c­¬ng.<br /> Do ®ã, ch­¬ng 1 cã thÓ ®­îc dïng ®Ó häc còng nh­ tham kh¶o trong c¸c gi¸o<br /> tr×nh VLHN ®¹i c­¬ng ë c¸c tr­êng ®¹i häc. Trong c¸c nguån s¸ch tham kh¶o<br /> quèc tÕ cã rÊt nhiÒu gi¸o tr×nh hay cã thÓ ®­îc dïng cïng víi s¸ch nµy trong<br /> häc tËp vµ gi¶ng d¹y VLHN ®¹i c­¬ng. T¸c gi¶ ®· chän läc vµ giíi thiÖu víi<br /> b¹n ®äc mét sè tªn s¸ch cô thÓ [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11] trong phÇn tµi<br /> liÖu tham kh¶o. §Æc biÖt, mét nguån gi¸o tr×nh tiÕng ViÖt mµ cã thÓ ®­îc tham<br /> kh¶o vµ bæ sung cho mét sè néi dung cña ch­¬ng 1 lµ gi¸o tr×nh VLHN cña<br /> t¸c gi¶ Ng« Quang Huy [12].<br /> Do t­¬ng t¸c vËt lý bao trïm trong VLHN lµ t­¬ng t¸c m¹nh, víi b¶n chÊt<br /> <br /> 4<br /> <br /> vËt lý rÊt kh¸c víi t­¬ng t¸c ®iÖn tõ ®Æc tr­ng cho vËt lý nguyªn tö vµ vËt lý<br /> chÊt r¾n, toµn bé ch­¬ng 2 ®­îc dµnh ®Ó giíi thiÖu nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n nhÊt<br /> cña t­¬ng t¸c m¹nh gi÷a c¸c nucleon, h¹t thµnh phÇn cÊu tróc lªn h¹t nh©n.<br /> B¶n chÊt vËt lý cña t­¬ng t¸c gi÷a hai nucleon chØ cã thÓ hiÓu ®­îc trªn c¬ së<br /> c¸c kiÕn thøc tèi thiÓu vÒ ®èi xøng trong vËt lý vi m« nªn b¹n ®äc cÇn tham<br /> kh¶o thªm phÇn phô lôc 4.1 cña ch­¬ng 4 trong khi ®äc ch­¬ng 2. Ngoµi ra,<br /> cÊu tróc cña deuteron vµ bµi to¸n t¸n x¹ gi÷a hai nucleon còng ®­îc giíi thiÖu<br /> trong ch­¬ng 2 ®Ó minh häa cô thÓ t­¬ng t¸c nucleon-nucleon.<br /> Ch­¬ng 3 lµ néi dung chÝnh cña s¸ch nµy vµ giíi thiÖu ng¾n gän, nh­ng xóc<br /> tÝch vµ ®Çy ®ñ, nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ cÊu tróc h¹t nh©n. Do cÊu tróc h¹t<br /> nh©n lµ lÜnh vùc ®­îc nghiªn cøu chñ yÕu cña VLHN c¬ b¶n, t¸c gi¶ ®· cè g¾ng<br /> nh©n dÞp nµy cËp nhËt b¹n ®äc víi mét sè néi dung míi cña cÊu tróc h¹t nh©n,<br /> ®Æc biÖt lµ nh÷ng hiÖu øng cÊu tróc míi xuÊt hiÖn trong c¸c h¹t nh©n kh«ng<br /> bÒn víi thêi gian sèng rÊt ng¾n mµ Ýt ®­îc bµn ®Õn trong c¸c gi¸o tr×nh truyÒn<br /> thèng cña VLHN kÓ trªn. Néi dung chÝnh cña ch­¬ng 3 ®­îc t¸c gi¶ x©y dùng<br /> dùa trªn c¸c bµi gi¶ng cña m×nh cho sinh viªn cao häc chuyªn ngµnh VLHN<br /> cña Khoa VËt lý, Tr­êng §HKHTN Hµ Néi trong 6 n¨m võa qua (2003-2008)<br /> vµ ®­îc bè côc theo thø tù truyÒn thèng cña ®a sè s¸ch chuyªn kh¶o quèc tÕ<br /> vÒ cÊu tróc h¹t nh©n [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25]. T¸c gi¶<br /> ®· cè g¾ng giíi thiÖu theo mét phong c¸ch riªng c¸c mÉu cÊu tróc h¹t nh©n,<br /> víi c¸c c«ng thøc to¸n häc ®­îc ®­a vµo theo logic tr×nh bµy b¶n chÊt vËt lý<br /> cña c¸c mÉu cÊu tróc kh¸c nhau (®«i khi cã h­íng dÉn chøng minh ng¾n gän).<br /> Tuy nhiªn, nh÷ng c«ng thøc chi tiÕt r­êm rµ vµ khã hiÓu ®· ®­îc bá qua ®Ó<br /> b¹n ®äc cã thÓ theo râi ®­îc néi dung trong tõng tr­êng hîp mµ kh«ng bÞ bèi<br /> rèi bëi d¹ng t­êng minh cña nh÷ng c«ng thøc to¸n phøc t¹p. Ngoµi ra, cïng<br /> víi nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n t¸c gi¶ còng ®· m¹nh d¹n ®­a vµo ch­¬ng 3 mét sè<br /> kÕt qu¶ nghiªn cøu míi trong lÜnh vùc cÊu tróc h¹t nh©n (kÓ c¶ nh÷ng kÕt qu¶<br /> cña t¸c gi¶ vµ céng sù) ®Ó cho b¹n ®äc cã thÓ c¶m nhËn ®­îc ®éng lùc ph¸t<br /> <br /> 5<br /> <br />