Я́дерна фі́зика — розділ фізики, який вивчає структуру і властивості атомних ядер, та механізми ядерних реакцій (зокрема, радіоактивний розпад).
Ядерна фізика | |
Тема вивчення/дослідження | ядро атома |
---|---|
|
Задачі, що виникають у ядерній фізиці — це типовий приклад задач декількох тіл. Ядра складаються з нуклонів (протонів і нейтронів). У типових ядрах містяться десятки та сотні нуклонів. Це число дуже велике для точно розв'язуваних задач, але все ж дуже мале для того, щоб можна було користуватися методами статистичної фізики. Це і зумовило велике розмаїття моделей атомних ядер.
Загальні відомості про ядра
Число протонів у ядрі (число заряду, також порядковий номер елементу) прийнято позначати через Z, число нейтронів — через N. Їх сума A = Z + N називається масовим числом ядра. Атоми з однаковим Z (тобто атоми одного і того ж елементу), але з різними N називаються ізотопами, з однаковими A, але з різними Z — ізобарами, з однаковими N, але з різними Z — ізотонами.
Основна відмінність між протоном і нейтроном полягає в тому, що протон — заряджена частинка, заряд якої e = 4,803×10−10 од. СГС = 1,602×10−19Кл. Це елементарний заряд, чисельно рівний заряду електрона. Нейтрон же, як і свідчить його назва, електрично нейтральний. Спіни протона і нейтрона однакові і рівні спіну електрона, тобто 1/2 (в одиницях зведеної сталої Планка ). Маси протона і нейтрона майже однакові: 1836,15 і 1838,68 мас електрона відповідно.
Протон і нейтрон не є елементарними частинками. Вони складаються з двох типів кварків — d-кварка із зарядом −1/3 і u-кварка із зарядом +2/3 від елементарного заряду е. Протон складається з двох u-кварків і одного d-кварка (сумарний заряд +1), а нейтрон з одного u-кварка і двох d-кварків (сумарний заряд — 0). Вільний нейтрон — частинка нестабільна. Він розпадається через 15 хвилин після свого виникнення на протон, електрон і антинейтрино (див. ). У ядрі нейтрон знаходиться в глибокій потенційній ямі, тому його розпад може бути заборонений законами збереження.
Методи дослідження та підрозділи
Вивчення будови ядра та його складових елементів можливе тільки за допомогою вивчення ядерних реакцій. Для проведення ядерних реакцій необхідні засоби прискорення й детектування частинок. Тому невід'ємними підрозділами ядерної фізики є фізика прискорювачів і фізика детекторів.
Радіаційна фізика та є міждисциплінарними підрозділами фізики, які вивчають вплив ядерного випромінювання на властивості опромінених речовин і методи модифікації властивостей матеріалів за допомогою опромінення.
Значення
Ядерна фізика має принципове значення для багатьох розділів астрофізики (первинний нуклеосинтез, термоядерні реакції в зорях як під час життя на головній послідовності, так і при сході з неї), і, очевидно, для ядерної енергетики.
Історія
Відкриття радіоактивності
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHhMekZsTDBKbFkzRjFaWEpsYkY5d2JHRjBaUzVxY0djdk1qSXdjSGd0UW1WamNYVmxjbVZzWDNCc1lYUmxMbXB3Wnc9PS5qcGc=.jpg)
Перше явище з області ядерної фізики було відкрите 1896 року Анрі Беккерелем. Це природна радіоактивність солей урану, що виявляється у спонтанному випромінюванні невидимого проміння, здатного викликати іонізацію повітря і почорніння фотоемульсій. Через два роки П'єр Кюрі і Марія Склодовська-Кюрі відкрили радіоактивність торію і виділили з солей урану полоній і радій, радіоактивність яких виявилася в мільйони раз сильнішою за радіоактивність урану і торію.
Детальне експериментальне вивчення радіоактивних випромінювань було проведено Резерфордом. Він показав, що радіоактивні випромінювання складаються з трьох типів проміння, названих, відповідно α—, β— і γ-променями. Бета-промені складаються з негативних електронів, альфа-промені — з позитивно заряджених частинок (альфа-частинок, які, як з'ясувалося дещо пізніше, є ядрами гелію-4), гамма-промені аналогічні променям Рентгена (не мають заряду), тільки значно жорсткіші, тобто з меншою довжиною хвилі.
Відкриття атомних ядер
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOW1MMlk1TDBkbGFXZGxjaTFOWVhKelpHVnVYMlY0Y0dWeWFXMWxiblJmWlhod1pXTjBZWFJwYjI1ZllXNWtYM0psYzNWc2RDNXpkbWN2TWpJd2NIZ3RSMlZwWjJWeUxVMWhjbk5rWlc1ZlpYaHdaWEpwYldWdWRGOWxlSEJsWTNSaGRHbHZibDloYm1SZmNtVnpkV3gwTG5OMlp5NXdibWM9LnBuZw==.png)
У 1911—1913 році Резерфорд разом з Гансом Гейгером і Ернестом Марсденом проводять експеримент з обстрілювання альфа-частинками золотої фольги, завдяки якому стало зрозуміло, що більша частина маси атому сконцентрована в його ядрі, а електрони обертаються навколо нього. Така модель отримала назву планетарної.
Паралельно з теорією атомного ядра, розвивалася квантова теорія. У 1900 році була опублікована робота Макса Планка, присвячена тепловому випромінюванню тіл. Ця робота стала першою, у якій було висловлене припущення про те, що енергія може випромінюватися лише порціями, квантами. Саме квантова теорія дозволила позбутися протиріч у планетарній моделі Резерфорда, згідно з якими електрони мали б дуже швидко впасти на ядра, що привело до появи у 1913 році атомної моделі Бора.
Відкриття ядерних реакцій
У 1919 році, продовжуючи експерименти з альфа-частинками, Резерфорд відкрив, що при бомбардуванні азоту альфа-частинками, з нього вилітають позитивно заряджені частинки, маса яких майже в 2000 разів більша за масу електронів. Пізніше було показано, що позитивно заряджені частинки вилітають і з інших атомів. Ці частинки отримали назву протони. Ядерна реакція з азотом, що її спостерігав Резерфорд, може бути записана як
- 14N + α → 17O + p
Ця реакція була першим доведеним випадком перетворення одного елементу на інший. Також, завдяки цим експериментам було доведено, що атомні ядра не є елементарними, а протони були ідентифіковані як їх складові частини.
У 1928 році Георгієм Гамовим, та була створена модель альфа-розпаду, яка базувалася на припущенні, що альфа-частинка постійно знаходиться всередині ядра, а ймовірність альфа-розпаду визначається ймовірністю того, що альфа-частинка пройде через кулонівський бар'єр. Ця модель пояснювала сильну залежність ймовірності розпаду від енергії альфа-частинки. Таким чином, це була перша якісна теорія, що пояснювала динаміку ядерних трансмутацій.
У 1934 Джон Кокрофт і Ернст Волтон винайшли перший прискорювач заряджених частинок, що дозволило досліджувати ядерні реакції, що запускаються частинками з енергією вищою, ніж мають альфа-частинки.
Відкриття нейтронів
Довгий час вважалося, що ядро складається з протонів і електронів. Проте така модель знаходилася в суперечності з експериментальними фактами, щодо спінів і магнітних моментів ядер. У 1930 році, під час опромінення альфа-частинками берилієвої фольги, було зафіксовано випромінювання з великою проникністю, що складалося з нейтральних частинок. У 1932 році Джеймс Чедвік показав, що це випромінювання складається з невідомих раніше частинок, що отримали назву нейтрони. Після цього, Дмитро Іваненко і Вернер Гейзенберг незалежно висловили припущення, що нейтрони є складовими частинами ядер, що пізніше отримало експериментальні підтвердження. Протон і нейтрон отримали загальну назву нуклонів.
Відкриття ядерних сил
Протони мають заряд одного знаку, тому на них діють великі кулонівські сили, що намагаються виштовхнути їх з ядер. Той факт, що, попри це, ядра не розпадаються, показує, що між нуклонами існує й інша, ще сильніша взаємодія, що утримує їх разом. Ця взаємодія отримала назву сильної. У 1934—1937 роках Хідекі Юкава створив мезонну модель ядерних сил, побудована на припущенні про те, що нуклони обмінюються ще не відкритими частинками, які було названо пі-мезони. Модель Юкави підтвердилася у 1949 року.
Різноманіття ядерних реакцій
У 1930-ті роки ядерна фізика активно розвивалася, і було відкрито багато нових процесів, що відбуваються в ядрах: Фредерік і Ірен Жоліо-Кюрі відкривають штучну радіоактивність, Енріко Фермі досліджує ядерні реакції, викликані нейтронами, у 1939 році німецькі фізики Отто Ган і Фріц Штрассман відривають явище поділу ядра урану під дією нейтронів, а у 1940 році Олексій Фльоров і Константин Петржак відкрили спонтанний поділ ядра.
Ядерна зброя
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelU1TDBkeVpXVnVhRzkxYzJWZlIyVnZjbWRsTG1wd1p5OHlNakJ3ZUMxSGNtVmxibWh2ZFhObFgwZGxiM0puWlM1cWNHYz0uanBn.jpg)
Друга світова війна призвела до спроб знайти військове застосування величезним енергіям, що містило в собі атомне ядро. Відкриття у 1939 році ланцюгової ядерної реакції спонукало великі держави до досліджень урану як джерела такої енергії. Програма Сполучених Штатів Америки під кодовою назвою «Мангеттенський проєкт» під керівництвом Роберта Оппенгеймера першою досягла успіху, створивши діючу атомну бомбу під назвою «Трініті», випробовування якої стало першим в історії. Створенні пізніше атомні бомби «Малюк» і «Товстун» були використані під час війни проти Японії, і скинуті на Хіросіму і Нагасакі. Цей епізод є, наразі, єдиним випадком використання ядерної зброї у воєнних цілях.
Німецька ядерна програма розвивалася паралельно з американською, але, через падіння режиму Гітлера, так і не була доведена до кінця.
Радянський атомний проєкт був повільнішим, і багато в чому спирався на американський, тому СРСР провела перші ядерні випробування лише у 1949 році. Наступні кілька десятиліть супроводжувалися активним нарощуванням ядерних арсеналів. Цей час отримав назву «Холодна війна».
Також, ядерну зброю розробили деякі інші країни: Китай, Велика Британія, Франція, Індія, Пакистан, ПАР, і, ймовірно, Ізраїль та Північна Корея. У наш час ядерні випробовування, а також виробництво атомної зброї країнами, що її не мають, заборонене договором про нерозповсюдження ядерної зброї 1968 року.
Атомна енергетика
Вперше, ядерний реактор, що виробляє енергію за рахунок ланцюгової реакції був продемонстрований у 1942 році групою фізиків під керівництвом Енріко Фермі, і називався «Чиказька дровітня». Коефіцієнт розмноження нейтронів у цьому реакторі дорівнював 1,0006 завдяки чому, хоча потужність реактора і зростала експоненційно, час її подвоювання становив близько хвилини. Максимальна потужність реактора склала близько половини вата.
Перша у світі атомна електростанція була побудована в СРСР в 1954 році в місті Обнінськ, Калузької області, і виробляла 5 мегават енергії.
У 2014 році атомні електростанції виробили приблизно 5 % усієї спожитої людством енергії.
Термоядерний синтез
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWlMMkkwTDA1MVkyeGxZWEpmY21WaFkzUnBiMjVmVEdrMkxXUXVjM1puTHpJeU1IQjRMVTUxWTJ4bFlYSmZjbVZoWTNScGIyNWZUR2syTFdRdWMzWm5MbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
Ідея про те, що при об'єднанні легких ядер у важкі виділяється енергія була висловлена ще в 1920 році Артуром Едінгтоном, який припустив, що саме цей процес є джерелом енергії для зірок (детально цей механізм був описаний Гансом Бете у 1939 році), а у 1934 році така реакція (злиття ядер дейтерію з утворенням тритію або гелію-3) була проведена Марком Оліфантом.
Атомні перегони між СРСР і США спонукали активні дослідження ядерного синтезу, як джерела енергії. Військове застосування ці процеси знайшли у водневій бомбі, перша з яких була випробувана у 1952 році.
Проте, на відміну від реакції поділу урану, що вже через кілька років після винайдення атомної бомби була використана в атомних електростанціях, реакція синтезу не використовується на практиці і дотепер. Хоча перший водневий реактор, що працює на реакції синтезу (токамак Т-1) був створений ще у 1950 році в СРСР, протягом наступних десятиліть численні проблеми, пов'язані зі стабільністю та співвідношенням затраченої й отриманої енергії так і не були розв'язані до кінця, попри мільярдні інвестиції.
Наразі, проєкт Міжнародного експериментального термоядерного реактора (ITER), що будується у Франції, може стати першим, що буде мати позитивний енергетичний баланс. Його запуск планується у 2025 році.
Важкі баріони та відкриття кварків
Завдяки використанню прискорювачів, у 1947 році були відкриті так звані «дивні» частинки, а пізніше — чарівні, і красиві. Відкриття антипротона та антинейтрона у 1955—1956 роках довело, що кожен баріон (такий, як протон чи нейтрон) має власну античастинку з протилежним значенням електричного заряду, магнітного момента та баріонного числа. Загальна кількість відомих баріонів активно збільшувалася з розвитком експериментів на прискорювачах, але при цьому, вони природно об'єднувалися в родини зі схожими властивостями, що дозволило припустити, що ці частинки не є елементарними. Пізніші дослідження підтвердили цю гіпотезу: було продемонстровано, що розподіл електричного заряду всередині протона не є рівномірним — у ньому виділяється деяка внутрішня структура. Такі структурні елементи отримали назву партонів.
У 1964 році Маррі Гел-Маном і Джорджем Цвейгом була розроблена теорія кварків. Згідно з нею, кожен баріон складається з трьох частинок, що отримали назву «кварків». Антибаріони складаються з трьох антикварків, а мезони — з одного кварка та одного антикварка. Кварки мають електричний заряд +2/3 або −1/3 (антикварки, відповідно, −2/3 та +1/3), і спеціальні квантові числа, що були названі ароматом і кольором. Кварки не можуть покинути адрон, (цей стан отримав назву конфайнмент), і тому нецілі заряди ніколи не спостерігаються в експерименті. Ядерна взаємодія Юкави між протонами та нейтронами в цьому описі виявлялася лише відголосом сильної взаємодії між кварками, так само як Сили Ван дер Ваальса є відголосом електромагнітних.
Таким чином, всі баріони виявлялися комбінаціями п'яти кварків (антибаріони — їх антикварків). Шостий — t-кварк, через свою короткоживучість не встигає утворити адрони. Кваркова модель адронів поклала початок Стандартній моделі фізики елементарних частинок.
Штучні елементи
Довгий час вважалося, що уран, 92-й елемент, є найважчим серед наявних, але у 1940 році було синтезовано елемент номер 93, що отримав назву нептуній і був першим штучно синтезованим елементом. Того ж року було синтезовано плутоній. Протягом наступних років, були синтезовані ще кілька десятків елементів.
На 2016 рік, найважчим з трансуранових елементів є оґанесон, елемент номер 118, синтезований у 2002 році в Дубні.
Примітки
- Введение в ядерную физику(рос.)
- Введение в физику атомного ядра и физику элементарных частиц(рос.)
- CP-1 GOES CRITICAL
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 13 жовтня 2017. Процитовано 3 грудня 2016.
- The internal constitution of the stars(англ.)
- Mark Oliphant(англ.)
- Термоядерная энергетика: надежда человечества?(рос.)
- Нептуній
Джерела
- Булавін Л. А., Тартаковський В. К. Ядерна фізика. — Знання. — Київ : ВТД «Університетська книга», 2005. — 439 с. — .
- Каденко І. М., Фізика атомного ядра та частинок. — К. : ВПЦ «Київський університет», 2008. — 414 с.
- Ядерна фізика: Підруч. / Л. А. Булавін, В. К. Тартаковський. — 2-е вид., переробл. і доповн. — К. : Знання, 2005. — 439 c. — (Вища освіта XXI ст.).
- Валантэн Л. Субатомная физика: ядра и частицы. — М. : Мир, 1986. — 272+336 с.
- Вильдермут К., Тан Я. Единая теория ядра. — М. : Мир, 1980. — 504 с.
- Престон М. Физика ядра. — М. : Мир, 1964. — 576 с.
- Фізика атомного ядра та елементарних частинок: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / О. С. Мосієвич [та ін.]. — Рівне: РДГУ, 2011. — 575 с. : рис., табл. —
- Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М. : Мир, 1979. — 736 с.
- Широков Ю. М., Ядерная физика. — М. : Наука, 1980. — 748 с.
Посилання
- Об'єднаний інститут ядерних досліджень ОИЯИ. (англ.) (рос.)
Ця стаття містить правописні, лексичні, граматичні, стилістичні або інші мовні помилки, які треба виправити. (липень 2011) |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ya derna fi zika rozdil fiziki yakij vivchaye strukturu i vlastivosti atomnih yader ta mehanizmi yadernih reakcij zokrema radioaktivnij rozpad Yaderna fizikaTema vivchennya doslidzhennyayadro atoma Yaderna fizika u Vikishovishi Zadachi sho vinikayut u yadernij fizici ce tipovij priklad zadach dekilkoh til Yadra skladayutsya z nukloniv protoniv i nejtroniv U tipovih yadrah mistyatsya desyatki ta sotni nukloniv Ce chislo duzhe velike dlya tochno rozv yazuvanih zadach ale vse zh duzhe male dlya togo shob mozhna bulo koristuvatisya metodami statistichnoyi fiziki Ce i zumovilo velike rozmayittya modelej atomnih yader Zagalni vidomosti pro yadraChislo protoniv u yadri chislo zaryadu takozh poryadkovij nomer elementu prijnyato poznachati cherez Z chislo nejtroniv cherez N Yih suma A Z N nazivayetsya masovim chislom yadra Atomi z odnakovim Z tobto atomi odnogo i togo zh elementu ale z riznimi N nazivayutsya izotopami z odnakovimi A ale z riznimi Z izobarami z odnakovimi N ale z riznimi Z izotonami Osnovna vidminnist mizh protonom i nejtronom polyagaye v tomu sho proton zaryadzhena chastinka zaryad yakoyi e 4 803 10 10 od SGS 1 602 10 19Kl Ce elementarnij zaryad chiselno rivnij zaryadu elektrona Nejtron zhe yak i svidchit jogo nazva elektrichno nejtralnij Spini protona i nejtrona odnakovi i rivni spinu elektrona tobto 1 2 v odinicyah zvedenoyi staloyi Planka ℏ displaystyle hbar Masi protona i nejtrona majzhe odnakovi 1836 15 i 1838 68 mas elektrona vidpovidno Proton i nejtron ne ye elementarnimi chastinkami Voni skladayutsya z dvoh tipiv kvarkiv d kvarka iz zaryadom 1 3 i u kvarka iz zaryadom 2 3 vid elementarnogo zaryadu e Proton skladayetsya z dvoh u kvarkiv i odnogo d kvarka sumarnij zaryad 1 a nejtron z odnogo u kvarka i dvoh d kvarkiv sumarnij zaryad 0 Vilnij nejtron chastinka nestabilna Vin rozpadayetsya cherez 15 hvilin pislya svogo viniknennya na proton elektron i antinejtrino div U yadri nejtron znahoditsya v glibokij potencijnij yami tomu jogo rozpad mozhe buti zaboronenij zakonami zberezhennya Metodi doslidzhennya ta pidrozdiliVivchennya budovi yadra ta jogo skladovih elementiv mozhlive tilki za dopomogoyu vivchennya yadernih reakcij Dlya provedennya yadernih reakcij neobhidni zasobi priskorennya j detektuvannya chastinok Tomu nevid yemnimi pidrozdilami yadernoyi fiziki ye fizika priskoryuvachiv i fizika detektoriv Radiacijna fizika ta ye mizhdisciplinarnimi pidrozdilami fiziki yaki vivchayut vpliv yadernogo viprominyuvannya na vlastivosti oprominenih rechovin i metodi modifikaciyi vlastivostej materialiv za dopomogoyu oprominennya ZnachennyaYaderna fizika maye principove znachennya dlya bagatoh rozdiliv astrofiziki pervinnij nukleosintez termoyaderni reakciyi v zoryah yak pid chas zhittya na golovnij poslidovnosti tak i pri shodi z neyi i ochevidno dlya yadernoyi energetiki IstoriyaVidkrittya radioaktivnosti Dokladnishe Radioaktivnist Fotografichna plastinka Bekkerelya Pershe yavishe z oblasti yadernoyi fiziki bulo vidkrite 1896 roku Anri Bekkerelem Ce prirodna radioaktivnist solej uranu sho viyavlyayetsya u spontannomu viprominyuvanni nevidimogo prominnya zdatnogo viklikati ionizaciyu povitrya i pochorninnya fotoemulsij Cherez dva roki P yer Kyuri i Mariya Sklodovska Kyuri vidkrili radioaktivnist toriyu i vidilili z solej uranu polonij i radij radioaktivnist yakih viyavilasya v miljoni raz silnishoyu za radioaktivnist uranu i toriyu Detalne eksperimentalne vivchennya radioaktivnih viprominyuvan bulo provedeno Rezerfordom Vin pokazav sho radioaktivni viprominyuvannya skladayutsya z troh tipiv prominnya nazvanih vidpovidno a b i g promenyami Beta promeni skladayutsya z negativnih elektroniv alfa promeni z pozitivno zaryadzhenih chastinok alfa chastinok yaki yak z yasuvalosya desho piznishe ye yadrami geliyu 4 gamma promeni analogichni promenyam Rentgena ne mayut zaryadu tilki znachno zhorstkishi tobto z menshoyu dovzhinoyu hvili Vidkrittya atomnih yader Dokladnishe Yadro atoma Shema eksperimentu zavdyaki yakomu bula vstanovlena budova atomu U 1911 1913 roci Rezerford razom z Gansom Gejgerom i Ernestom Marsdenom provodyat eksperiment z obstrilyuvannya alfa chastinkami zolotoyi folgi zavdyaki yakomu stalo zrozumilo sho bilsha chastina masi atomu skoncentrovana v jogo yadri a elektroni obertayutsya navkolo nogo Taka model otrimala nazvu planetarnoyi Paralelno z teoriyeyu atomnogo yadra rozvivalasya kvantova teoriya U 1900 roci bula opublikovana robota Maksa Planka prisvyachena teplovomu viprominyuvannyu til Cya robota stala pershoyu u yakij bulo vislovlene pripushennya pro te sho energiya mozhe viprominyuvatisya lishe porciyami kvantami Same kvantova teoriya dozvolila pozbutisya protirich u planetarnij modeli Rezerforda zgidno z yakimi elektroni mali b duzhe shvidko vpasti na yadra sho privelo do poyavi u 1913 roci atomnoyi modeli Bora Vidkrittya yadernih reakcij U 1919 roci prodovzhuyuchi eksperimenti z alfa chastinkami Rezerford vidkriv sho pri bombarduvanni azotu alfa chastinkami z nogo vilitayut pozitivno zaryadzheni chastinki masa yakih majzhe v 2000 raziv bilsha za masu elektroniv Piznishe bulo pokazano sho pozitivno zaryadzheni chastinki vilitayut i z inshih atomiv Ci chastinki otrimali nazvu protoni Yaderna reakciya z azotom sho yiyi sposterigav Rezerford mozhe buti zapisana yak 14N a 17O p Cya reakciya bula pershim dovedenim vipadkom peretvorennya odnogo elementu na inshij Takozh zavdyaki cim eksperimentam bulo dovedeno sho atomni yadra ne ye elementarnimi a protoni buli identifikovani yak yih skladovi chastini U 1928 roci Georgiyem Gamovim ta bula stvorena model alfa rozpadu yaka bazuvalasya na pripushenni sho alfa chastinka postijno znahoditsya vseredini yadra a jmovirnist alfa rozpadu viznachayetsya jmovirnistyu togo sho alfa chastinka projde cherez kulonivskij bar yer Cya model poyasnyuvala silnu zalezhnist jmovirnosti rozpadu vid energiyi alfa chastinki Takim chinom ce bula persha yakisna teoriya sho poyasnyuvala dinamiku yadernih transmutacij U 1934 Dzhon Kokroft i Ernst Volton vinajshli pershij priskoryuvach zaryadzhenih chastinok sho dozvolilo doslidzhuvati yaderni reakciyi sho zapuskayutsya chastinkami z energiyeyu vishoyu nizh mayut alfa chastinki Vidkrittya nejtroniv Dovgij chas vvazhalosya sho yadro skladayetsya z protoniv i elektroniv Prote taka model znahodilasya v superechnosti z eksperimentalnimi faktami shodo spiniv i magnitnih momentiv yader U 1930 roci pid chas oprominennya alfa chastinkami beriliyevoyi folgi bulo zafiksovano viprominyuvannya z velikoyu proniknistyu sho skladalosya z nejtralnih chastinok U 1932 roci Dzhejms Chedvik pokazav sho ce viprominyuvannya skladayetsya z nevidomih ranishe chastinok sho otrimali nazvu nejtroni Pislya cogo Dmitro Ivanenko i Verner Gejzenberg nezalezhno vislovili pripushennya sho nejtroni ye skladovimi chastinami yader sho piznishe otrimalo eksperimentalni pidtverdzhennya Proton i nejtron otrimali zagalnu nazvu nukloniv Vidkrittya yadernih sil Protoni mayut zaryad odnogo znaku tomu na nih diyut veliki kulonivski sili sho namagayutsya vishtovhnuti yih z yader Toj fakt sho popri ce yadra ne rozpadayutsya pokazuye sho mizh nuklonami isnuye j insha she silnisha vzayemodiya sho utrimuye yih razom Cya vzayemodiya otrimala nazvu silnoyi U 1934 1937 rokah Hideki Yukava stvoriv mezonnu model yadernih sil pobudovana na pripushenni pro te sho nukloni obminyuyutsya she ne vidkritimi chastinkami yaki bulo nazvano pi mezoni Model Yukavi pidtverdilasya u 1949 roku Riznomanittya yadernih reakcij U 1930 ti roki yaderna fizika aktivno rozvivalasya i bulo vidkrito bagato novih procesiv sho vidbuvayutsya v yadrah Frederik i Iren Zholio Kyuri vidkrivayut shtuchnu radioaktivnist Enriko Fermi doslidzhuye yaderni reakciyi viklikani nejtronami u 1939 roci nimecki fiziki Otto Gan i Fric Shtrassman vidrivayut yavishe podilu yadra uranu pid diyeyu nejtroniv a u 1940 roci Oleksij Florov i Konstantin Petrzhak vidkrili spontannij podil yadra Yaderna zbroya Yadernij grib sho utvorivsya pislya viprobuvan yadernoyi bombi Dzhordzh Druga svitova vijna prizvela do sprob znajti vijskove zastosuvannya velicheznim energiyam sho mistilo v sobi atomne yadro Vidkrittya u 1939 roci lancyugovoyi yadernoyi reakciyi sponukalo veliki derzhavi do doslidzhen uranu yak dzherela takoyi energiyi Programa Spoluchenih Shtativ Ameriki pid kodovoyu nazvoyu Mangettenskij proyekt pid kerivnictvom Roberta Oppengejmera pershoyu dosyagla uspihu stvorivshi diyuchu atomnu bombu pid nazvoyu Triniti viprobovuvannya yakoyi stalo pershim v istoriyi Stvorenni piznishe atomni bombi Malyuk i Tovstun buli vikoristani pid chas vijni proti Yaponiyi i skinuti na Hirosimu i Nagasaki Cej epizod ye narazi yedinim vipadkom vikoristannya yadernoyi zbroyi u voyennih cilyah Nimecka yaderna programa rozvivalasya paralelno z amerikanskoyu ale cherez padinnya rezhimu Gitlera tak i ne bula dovedena do kincya Radyanskij atomnij proyekt buv povilnishim i bagato v chomu spiravsya na amerikanskij tomu SRSR provela pershi yaderni viprobuvannya lishe u 1949 roci Nastupni kilka desyatilit suprovodzhuvalisya aktivnim naroshuvannyam yadernih arsenaliv Cej chas otrimav nazvu Holodna vijna Takozh yadernu zbroyu rozrobili deyaki inshi krayini Kitaj Velika Britaniya Franciya Indiya Pakistan PAR i jmovirno Izrayil ta Pivnichna Koreya U nash chas yaderni viprobovuvannya a takozh virobnictvo atomnoyi zbroyi krayinami sho yiyi ne mayut zaboronene dogovorom pro nerozpovsyudzhennya yadernoyi zbroyi 1968 roku Atomna energetika Vpershe yadernij reaktor sho viroblyaye energiyu za rahunok lancyugovoyi reakciyi buv prodemonstrovanij u 1942 roci grupoyu fizikiv pid kerivnictvom Enriko Fermi i nazivavsya Chikazka drovitnya Koeficiyent rozmnozhennya nejtroniv u comu reaktori dorivnyuvav 1 0006 zavdyaki chomu hocha potuzhnist reaktora i zrostala eksponencijno chas yiyi podvoyuvannya stanoviv blizko hvilini Maksimalna potuzhnist reaktora sklala blizko polovini vata Persha u sviti atomna elektrostanciya bula pobudovana v SRSR v 1954 roci v misti Obninsk Kaluzkoyi oblasti i viroblyala 5 megavat energiyi U 2014 roci atomni elektrostanciyi virobili priblizno 5 usiyeyi spozhitoyi lyudstvom energiyi Termoyadernij sintez Shema termoyadernoyi reakciyi litiyu 6 i dejteriyu Ideya pro te sho pri ob yednanni legkih yader u vazhki vidilyayetsya energiya bula vislovlena she v 1920 roci Arturom Edingtonom yakij pripustiv sho same cej proces ye dzherelom energiyi dlya zirok detalno cej mehanizm buv opisanij Gansom Bete u 1939 roci a u 1934 roci taka reakciya zlittya yader dejteriyu z utvorennyam tritiyu abo geliyu 3 bula provedena Markom Olifantom Atomni peregoni mizh SRSR i SShA sponukali aktivni doslidzhennya yadernogo sintezu yak dzherela energiyi Vijskove zastosuvannya ci procesi znajshli u vodnevij bombi persha z yakih bula viprobuvana u 1952 roci Prote na vidminu vid reakciyi podilu uranu sho vzhe cherez kilka rokiv pislya vinajdennya atomnoyi bombi bula vikoristana v atomnih elektrostanciyah reakciya sintezu ne vikoristovuyetsya na praktici i doteper Hocha pershij vodnevij reaktor sho pracyuye na reakciyi sintezu tokamak T 1 buv stvorenij she u 1950 roci v SRSR protyagom nastupnih desyatilit chislenni problemi pov yazani zi stabilnistyu ta spivvidnoshennyam zatrachenoyi j otrimanoyi energiyi tak i ne buli rozv yazani do kincya popri milyardni investiciyi Narazi proyekt Mizhnarodnogo eksperimentalnogo termoyadernogo reaktora ITER sho buduyetsya u Franciyi mozhe stati pershim sho bude mati pozitivnij energetichnij balans Jogo zapusk planuyetsya u 2025 roci Vazhki barioni ta vidkrittya kvarkiv Zavdyaki vikoristannyu priskoryuvachiv u 1947 roci buli vidkriti tak zvani divni chastinki a piznishe charivni i krasivi Vidkrittya antiprotona ta antinejtrona u 1955 1956 rokah dovelo sho kozhen barion takij yak proton chi nejtron maye vlasnu antichastinku z protilezhnim znachennyam elektrichnogo zaryadu magnitnogo momenta ta barionnogo chisla Zagalna kilkist vidomih barioniv aktivno zbilshuvalasya z rozvitkom eksperimentiv na priskoryuvachah ale pri comu voni prirodno ob yednuvalisya v rodini zi shozhimi vlastivostyami sho dozvolilo pripustiti sho ci chastinki ne ye elementarnimi Piznishi doslidzhennya pidtverdili cyu gipotezu bulo prodemonstrovano sho rozpodil elektrichnogo zaryadu vseredini protona ne ye rivnomirnim u nomu vidilyayetsya deyaka vnutrishnya struktura Taki strukturni elementi otrimali nazvu partoniv U 1964 roci Marri Gel Manom i Dzhordzhem Cvejgom bula rozroblena teoriya kvarkiv Zgidno z neyu kozhen barion skladayetsya z troh chastinok sho otrimali nazvu kvarkiv Antibarioni skladayutsya z troh antikvarkiv a mezoni z odnogo kvarka ta odnogo antikvarka Kvarki mayut elektrichnij zaryad 2 3 abo 1 3 antikvarki vidpovidno 2 3 ta 1 3 i specialni kvantovi chisla sho buli nazvani aromatom i kolorom Kvarki ne mozhut pokinuti adron cej stan otrimav nazvu konfajnment i tomu necili zaryadi nikoli ne sposterigayutsya v eksperimenti Yaderna vzayemodiya Yukavi mizh protonami ta nejtronami v comu opisi viyavlyalasya lishe vidgolosom silnoyi vzayemodiyi mizh kvarkami tak samo yak Sili Van der Vaalsa ye vidgolosom elektromagnitnih Takim chinom vsi barioni viyavlyalisya kombinaciyami p yati kvarkiv antibarioni yih antikvarkiv Shostij t kvark cherez svoyu korotkozhivuchist ne vstigaye utvoriti adroni Kvarkova model adroniv poklala pochatok Standartnij modeli fiziki elementarnih chastinok Shtuchni elementi Dovgij chas vvazhalosya sho uran 92 j element ye najvazhchim sered nayavnih ale u 1940 roci bulo sintezovano element nomer 93 sho otrimav nazvu neptunij i buv pershim shtuchno sintezovanim elementom Togo zh roku bulo sintezovano plutonij Protyagom nastupnih rokiv buli sintezovani she kilka desyatkiv elementiv Na 2016 rik najvazhchim z transuranovih elementiv ye oganeson element nomer 118 sintezovanij u 2002 roci v Dubni PrimitkiVvedenie v yadernuyu fiziku ros Vvedenie v fiziku atomnogo yadra i fiziku elementarnyh chastic ros CP 1 GOES CRITICAL PDF Arhiv originalu PDF za 13 zhovtnya 2017 Procitovano 3 grudnya 2016 The internal constitution of the stars angl Mark Oliphant angl Termoyadernaya energetika nadezhda chelovechestva ros NeptunijDzherelaBulavin L A Tartakovskij V K Yaderna fizika Znannya Kiyiv VTD Universitetska kniga 2005 439 s ISBN 966 346 020 2 Kadenko I M Fizika atomnogo yadra ta chastinok K VPC Kiyivskij universitet 2008 414 s Yaderna fizika Pidruch L A Bulavin V K Tartakovskij 2 e vid pererobl i dopovn K Znannya 2005 439 c Visha osvita XXI st Valanten L Subatomnaya fizika yadra i chasticy M Mir 1986 272 336 s Vildermut K Tan Ya Edinaya teoriya yadra M Mir 1980 504 s Preston M Fizika yadra M Mir 1964 576 s Fizika atomnogo yadra ta elementarnih chastinok navch posib dlya stud vish navch zakl O S Mosiyevich ta in Rivne RDGU 2011 575 s ris tabl ISBN 978 617 601 016 6 Frauenfelder G Henli E Subatomnaya fizika M Mir 1979 736 s Shirokov Yu M Yadernaya fizika M Nauka 1980 748 s PosilannyaOb yednanij institut yadernih doslidzhen OIYaI angl ros Cya stattya mistit pravopisni leksichni gramatichni stilistichni abo inshi movni pomilki yaki treba vipraviti Vi mozhete dopomogti vdoskonaliti cyu stattyu pogodivshi yiyi iz chinnimi movnimi standartami lipen 2011