Luettelemme ytimen pääominaisuudet, joista keskustellaan tarkemmin:
- Bondienergia ja ydinmassa.
- Ytimien koko.
- Ytimen spin ja ytimen muodostavien nukleonien kulmalähteet.
- Ytimen ja hiukkasten pariteetti.
- Isospin-ytimet ja nukleonit.
- Ytimien spektrit. Maaperän ja kiihtyneiden tilojen ominaisuudet.
- Ytimen ja nukleonien sähkömagneettiset ominaisuudet.
1. Viestintäenergiat ja ydinmassat
Stabiilien ytimien massa on pienempi kuin ytimeen tulevien nukleonien massojen summa; näiden määrien ero määrää ytimen sitoutumisenergian:
Suuremmalla heräteenergialla osoitettiin, että haihtuminen kilpailee merkittävästi monifragmentisoitumisella ja myötävaikuttaa fragmenttien tuotannon vähentymiseen yhä enemmän. Monifragmentti on samanaikainen dekomkitointi, toisin kuin haihtuminen, joka on peräkkäistä säteilyä. Tämä voidaan määrittää parilla otettujen fragmenttien suhteellisen nopeuden mittauksista, jotka sallivat pääsyn fragmenttien väliseen keskimääräiseen säteilyaikaan.
Nämä ilmiöt vastaavat tarkalleen sitä, mitä neste-kaasufaasimuutokselta odotetaan. Tämän tulkinnan vahvistaa myös hyvä yhteisymmärrys, joka on saatu vertaamalla joitain kokeellisia tuloksia suoraan tilastollisen monimuotoisuuden mallien ennusteisiin. Ongelma on kuitenkin riittävän monimutkainen, että tutkimus ei lopu siihen.
| (1.7) |
Kertoimet kohdassa (1.7) valitaan ehdoista, jotka sopivat parhaiten mallin jakautumiskäyrään kokeellisten tietojen kanssa. Koska tämä toimenpide voidaan suorittaa eri tavoin, Weizsacker-kaavalla on useita kertoimien sarjoja. Kohdassa (1.7) käytetään usein seuraavia:
a 1 \u003d 15,6 MeV, a 2 \u003d 17,2 MeV, a 3 \u003d 0,72 MeV, a 4 \u003d 23,6 MeV,
Pienet erityiset vaihesiirtojärjestelmät ja signaalit. Tilastollisen fysiikan menetelmät tarjoavat sillan aineen mikroskooppisen kuvauksen ja makroskooppisen termodynaamisen kuvauksen välillä. Ne soveltuvat erittäin hyvin vaihesiirtymien kuvaamiseen. Jos kuitenkin siirrymme pois järjestelmistä, joissa on erittäin suuri määrä komponentteja, jotka loputtomat järjestelmät rinnastavat toisiinsa, tilastollista fysiikkaa tulisi tarkistaa yleisemmin, ja pintavaikutuksia ei voida enää sivuuttaa. Jos kupla syntyy suuressa määrässä vettä, pintajännitys tai energia on vähäinen ennen järjestelmän kokonaisenergiaa; tämä ei enää koske järjestelmiä, joissa on vähän komponentteja, kuten atomiytimiä.
Varauksen lukumäärän Z arvo on helppo arvioida, jolloin ytimet muuttuvat epävakaiksi spontaanin rappeutumisen suhteen.
Ytimen spontaani rappeutuminen tapahtuu, jos ytimen protonien Coulomb-repulsio alkaa olla etusijalla ydintä supistavien ydinvoimien suhteen. Ydinparametrien arviointi, joissa tällainen tilanne esiintyy, voidaan suorittaa ottamalla huomioon pinnan ja Coulomb-energian muutokset ytimen muodonmuutoksen yhteydessä. Jos muodonmuutos johtaa suotuisampaan energiseen tilaan, ydin muotoutuu spontaanisti, kunnes se on jaettu kahteen fragmenttiin. Kvantitatiivisesti tällainen arviointi voidaan suorittaa seuraavasti.
Muodonmuutoksesta ydin muuttuu tilavuuttaan muuttamatta akseleiksi ellipsoidiksi (katso kuva 1.2 )
.
Kyse on järjestelmistä, jotka liittyvät pintaan, joka vaihtelee koon, muodon ja suhteellisen sijainnin välillä. Energiansäästö aiheuttaa pintaenergian vaihtelut aiheuttamaan ainesosien kineettisen energian, samoin kuin samanaikaisesti olevien vaiheiden koostumuksen vaihtelut; ydin, joka on selvästi erilainen kuin toinen, kaasun ja nesteen määritelmät voivat siksi vaihdella hieman.
Yhtenäinen järjestelmä on kupera muoto siirtymävaiheen epävakaalla vyöhykkeellä, kuten kuvassa esitetään. Termodynaamisessa rajoituksessa entropian maksimointi palauttaa tasapainon, mikä lisäyksen vuoksi johtaa siihen, että järjestelmä on jaettu kahteen alajärjestelmään: kahteen vaiheeseen.
Ytimessä olevat nukleonit ovat tiloissa, jotka eroavat huomattavasti niiden vapaista tiloista. Niiden välillä on erityinen ydin (tai vahva) vuorovaikutus - vetovoima. Tämä vuorovaikutus määrää ytimien stabiilisuuden protonien sähköstaattisesta heikentymisestä huolimatta.
Ytimen massa on aina pienempi kuin sen ytimien massojen summa. Syynä tähän on, että kun nukleonit yhdistetään ytimeksi, sitova energia nukleoneja keskenään.
Pienille järjestelmille pintaenergian huomioon ottaminen on erittäin tärkeää: entropia ei ole enää kahden vaiheen entropioiden summa. Entropia kasvaa vaihetasapainon saavuttamiseksi, mutta sen muoto pysyy kuperana Maxwellin rakennuslinjan alla. Tämä tasapainon pullistuma antaa kaksi erityistä allekirjoitusta. Mikroionisten massojen lämpöteho on negatiivinen: kun järjestelmää lämmitetään, lämpötila laskee pintojen luomiseen käytetyn energian vuoksi. Jokaisella siirtymäjärjestysparametrilla on bimodaalijakauma kanonisessa ryhmässä.
Sitoutumisenergia on yhtä suuri kuin työ, joka on tehtävä jakaa ydin sen nukleoneihin antamatta heille kineettistä energiaa.
Sitoutumisenergia löytyy kaavasta:
Tässä lausekkeessa määrää kutsutaan massavika se on yhtä suuri kuin kaikkien nukleonien kokonaismassan ja ytimen massan välinen erotus:
Käytännöllisissä laskelmissa käytetään ydinmassojen sijasta atomimassoja ja sitoutumisenergia lasketaan kaavalla:
Vaihesiirtymien termodynamiikka antaa tietoa vaiheiden olemassaolon olosuhteista, ei muutosmekanismista, joka käy läpi tämän kysymyksen, ja ajasta, joka on siirrettävä vaiheesta toiseen. Siksi kuumien ytimien tapauksessa siirtymädynamiikan kuvaus riippuu fragmenttien tuotantomekanismin ja siihen liittyvän ajan tuntemuksesta. Tilausparametri on määrä, joka kuvaa fyysisen järjestelmän tilaa vaihesiirtymän aikana. Esimerkiksi nestemäisen kaasun siirtymisessä järjestysparametri on yhtä suuri kuin nesteen ja kaasun tiheyden välinen ero, kun taas tämä on ferromagneettisen-paramagneettisen muutoksen magnetoituminen. Onko siirtymävyöhykkeellä negatiivista lämpövoimaa? Makroskooppisen maailman klassisen termodynamiikan kannalta tämä teho, joka vastaa energiaa, jonka lämmönsiirto lisää aineen massayksikön lämpötilan lisäämiseksi yhdellä kelvinitasolla, on aina positiivinen. Kuuman ytimen negatiivisen kyvyn havaitseminen on nähdä, että ytimen lämpötila moninkertaistuu kuumennettaessa. Tämä vaikutus johtuu tosiasiasta, että lämmityksellä saatua energiaa ei käytetä lämmönerotuksen lisäämiseen, vaan pintojen luomiseen. Auringon kaltaisella tähdellä on myös negatiivinen lämpökapasiteetti komponenttiensa välisestä painovoimajännityksestä johtuen, ja siksi se tarjoaa vakaan ja jatkuvan säteilyn. Onko tilausparametrille bimodaalijakauma? Tällä mahdollisella havainnolla ei ole vastaavaa arvoa klassisessa termodynamiikassa, koska se johtuu tosiasiasta, että valtavat määrät, kuten energia tai entropia, eivät ole enää additiivisia. Bimodaalisuus vastaa fyysisesti kahden tapahtumakategorian samanaikaista läsnäoloa, jotka, jos järjestelmä olisi termodynaamisessa rajalla, voitaisiin tulkita nestemäisten ja kaasumaisten vaiheiden rinnakkaiselona.
- Mikä on kuumien ytimien dynaaminen vaihesiirto?
- Voimmeko löytää muutoksen tilausparametrin?
Sitoutumisenergian laskemiseksi toimi seuraavasti:
§ Etsi hakemistosta massaarvot 
atomimassayksiköinä (amu)
§ Löydä massavika kaavalla:
§ Löydä sitoutumisenergia megaelektronivoltteina (MeV) kaavasta: 
. (7)
Mahdollinen teoreetikkojen ehdottama skenaario on seuraava: muodostettu järjestelmä siirtyi rinnakkaiselon alueelle pienitiheyksisellä, mekaanisesti epävakaalla spinodaalisella vyöhykkeellä. Tällä alueella on hyvin ainutlaatuinen ominaisuus vastata paineen nousuun vähentämällä tiheyttä. Tämä spinodaalisen hajoamisen ilmiö on hyvin tiedossa binaarisilla kiinteillä tai nestemäisillä seoksilla. Kun tämä vyöhyke on tunkeutunut ja on termodynaamisen epävakauden alueella, mutta seos on silti homogeeninen, tämä on paikallisten ja spontaanien konsentraatiovaihteluiden paikka, mikä johtaa termodynaamisen seoksen tasapainoon.
Sitoutumisenergiaa nukleonia kohti kutsutaan spesifinen sitova energia:
.
(8)
Spesifisen sitoutumisenergian riippuvuus massalukemasta on muodossa käyrä, jonka maksimiarvo on esitetty kuvassa 2. Tästä riippuvuudesta seuraa, että suurin ominaissitoutumisenergia laskee massalukuihin 50–60 (ts. Elementeille Cr: stä Zn: ksi). Se saavuttaa 8,7 MeV / nukleoni. Kun massamäärä kasvaa ja pienenee, ominaissitoutumisenergia pienenee. Tämä riippuvuus tekee mahdolliseksi kahden tyyppisten prosessien kulun.
Tämän alueen ydinmateriaalilla tiheyden vaihtelut kasvavat eksponentiaalisesti ajan myötä ja tekevät järjestelmästä monipuolisen, jos se pysyy riittävän kauan tällä vyöhykkeellä. Suuri tiheysvyöhykkeet vastaavat fragmenttien muodostumista, joiden koko on hyvin määritelty johtuen tietyn aallonpituuden kollektiivisen liikkeen vallinnasta. Ytimissä asiat ovat paljon vähemmän yksinkertaisia, ja odotamme, että tutkitaan hyvin heikentynyttä vaikutusta, ja myös teoreettisesti. Harvat ytimet, joissa monifragmentti voi toivoa jäljittää spinodaalista epävakautta: saman koon fragmenttien muodostuminen.
1. Raskaiden ytimien jakautuminen kevyempiin.
Laskelma osoittaa, että jakamalla ydin, jonka massa on A \u003d 240 (E St. Beats \u003d 7,5 MeV) kahteen ytimeen, joiden massa on A \u003d 120 (E St. Beats \u003d 8,5 MeV), johtaisi energian vapautuminen, joka on yhtä suuri kuin
DE \u003d (2 × 120 × 8,5 - 240 × 7,5) \u003d 240 MeV
2. Kevyiden ytimien fuusio (synteesi) yhdeksi raskaammaksi ytimeksi.
Esimerkiksi kahden raskaan vetyytimen fuusio heeliumytimeen johtaisi energian vapautumiseen 24 MeV.
Tässä tapauksessa on tarpeen etsiä ”fossiilisignaali”. Odotettu signaali tarkkaillaan heräteenergian oikealla kentällä ja, kuten odotettiin, on alhainen: korkeintaan 1,3% ytimien monimuutoksesta samankokoisiksi fragmenteiksi. Tulosten luottamusaste on kuitenkin riittämätön.
Tämän signaalin tarkistaminen vaatii uutta kokemusta ja paljon tilastoja. Tilausparametrin tulokset julkaistaan \u200b\u200bsuunnilleen samaan aikaan. Äskettäin kehitetty teoria universaalisista heilahteluista määrittelee ominaisuudet, jotka tilausparametrin jakelulla tulisi olla. Tämän teorian soveltaminen tietoihin kertoo meille, että suurimman fragmentin koko on tilausparametri, kun taas monimuotoisen ytimen lähettämä suuri määrä ladattuja tuotteita ei ole.
Vertailun vuoksi: reaktiossa C + O 2 ® CO 2 (hiilenpoltto) energia vapautuu 5 eV.
Joten ytimet, joiden arvot ovat A \u003d 50 ÷ 60, ovat vakaimpia.
Miksi muut ytimet ovat myös vakaita? Syynä on seuraava. Raskaan ytimen jakamiseksi kevyemmäksi tulee käydä useiden välitilojen läpi. Heidän energia ylittää ytimen perustilan energian. Siksi ydinfissioprosessissa tarvitaan lisäenergiaa (aktivointienergiaa). Normaaliolosuhteissa ytimet eivät vastaanota tätä energiaa - spontaania fissioa ei tapahdu. Aktivointienergia voidaan välittää raskaaseen ytimeen vangitsemalla neutroni. Uraani- tai plutoniumytimien fissioprosessi neutronien vaikutuksesta perustuu ydinreaktorin ja atomipommin toimintaan.
Suurimman esineen koko on myös tilausparametri suurelle siirtymäluokalle, joka tapahtuu hiukkasten aggregoitumisen kautta, kuten perkolaatio, geeliytyminen tai flokkulaatio. Erilaiset tilastosarjat. Järjestelmän ymmärtäminen sen mikroskooppisten komponenttien suhteen on ongelma, joka voidaan ratkaista tilastollisen fysiikan menetelmillä. Tilastollisessa fysiikassa käytetään kolmea sarjaa. Suuri kaanoninen järjestelmä energia- ja hiukkassäiliön kanssa tasapainossa olevan järjestelmän ominaisuuksien kuvaamiseksi.
Lämpötila on kiinteä, ja kokonaisenergia ja hiukkasten lukumäärä vaihtelevat tapahtumasta toiseen. Tämä joukko on hyvä lähestymistapa tapahtumaryhmien keskimääräisten arvojen laskemiseen, erityisesti erittäin suurilla heräteenergioilla. Kaanoninen joukko eroaa edellisestä kuvaten järjestelmää, jolle hiukkasten lukumäärä on kiinteä. Vain kokonaisenergia voi vaihdella. Edellisen tavoin tämä sarja sopii hyvin analyysiin intensiivisten muuttujien, kuten lämpötilan, suhteen.
Jotta kevyt ytimet sulautuvat yhdeksi ytimeksi, niiden on lähestyttävä toisiaan etäisyydellä 10-15 m. Coulombin työntövoimat estävät tätä lähestymistapaa. Tämän syrjäytymisen voittamiseksi ytimien on liikuttava valtavalla nopeudella, joka vastaa lämpötilaa T1010 K.
Kevytytimien fuusioprosessia kutsutaan lämpöydinreaktio. Tällainen reaktio tapahtuu tähti- ja aurinkokerroksessa sekä vetypommien räjähdyksissä.
Lopuksi mikrokanoninen kokoonpano kuvaa täysin eristettyä järjestelmää. Siksi se vaikuttaa a priori tärkeimmältä kuvaamalla joukko ydin törmäyksiä kunkin tapahtuman tutkimuksen perusteella. Lämpötila ei ole luonnollinen käsite tässä sarjassa, mutta voimme määrittää mikrokanonin lämpötilan, joka on yhtä suuri kuin energian johdannainen suhteessa entropiaan.
Ajatuksena on, että termodynaamisista potentiaaleista saadut massakapasitanssit liittyvät suoraan energian heilahteluihin. Tämä ominaisuus tunnetaan hyvin kanonisessa sarjassa, jonka energia vaihtelee. Mikrokallonisessa järjestelmässä, joka kuvaa eristettyä järjestelmää, jonka energia on kiinteä, tämä on tapaus kuumissa ytimissämme, havaitaan vaihteluita, jos hajotamme energian kahteen itsenäiseen osaan. Menetelmän kuvaus on liian monimutkainen. Sanomme vain, että on välttämätöntä olla eräitä lämpimiä ytimiä, joissa on hyvin tunnistettuja ja kiinteitä heräteenergioita, joista me tunnemme erittäin hyvin melkein kaikki monihajoamistuotteet.