原子核物理學(xué)介紹

1、原子核物理學(xué)介紹1研究范圍： 原子核物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個層次的學(xué)科，介于原子物理與粒子物理之間。 原子和原子核是物質(zhì)的兩個層次。原子由原子核與核外電子組成。 物質(zhì)的性質(zhì)主要歸功于原子，或主要歸功于原子核，但幾乎不歸功于兩者。 元素的化學(xué)，物理學(xué)性質(zhì)，光譜特性，基本上只與核外電子有關(guān)，而放射現(xiàn)象則與原子核有關(guān)。研究對象：原子核 -組成，結(jié)構(gòu)，反應(yīng)等2歷史1896年， 貝克勒爾，鈾的放射現(xiàn)象, 第一次在實驗室 觀測到原子核的現(xiàn)象。1897年， 居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素，Pu, Ra1899年， 發(fā)現(xiàn)，射線，1900年， 發(fā)現(xiàn)射線。1903年， 盧瑟福發(fā)現(xiàn)射線是 帶正電的氦原子核， 射線是電子。

2、后，提出原子的有核模式。1919年 實現(xiàn)人工核反應(yīng)，用粒子從氮核打出質(zhì)子。序幕：3原子由 質(zhì)子 + 電子 組成? 均勻分布? 1909 年, 蓋革，馬斯頓，用粒子轟擊原子，發(fā)現(xiàn)有8000分之一的幾率被反射回來，難以理解?1911 年, 盧瑟福提出有核模式。正電荷和原子質(zhì)量集中在原子中心的小范圍內(nèi)，這就是原子核。重大發(fā)現(xiàn)，但不受重視。原子的中心4中子的發(fā)現(xiàn)原子核的組成？最初，基本粒子只有電子，質(zhì)子，原子核由電子和質(zhì)子組成？ 電子在原子核內(nèi)？自旋，統(tǒng)計51920 年, 盧瑟福提出: “在某些情況下, 也許由一個電子更加緊密地與氫核結(jié)合在一起,組成一個中性的雙子,這樣的原子(指中性雙子)也許有很新穎

3、的特性” 他還斷言: 要解釋重元素的組成,這種原子的存在看來幾乎是必需的61930 年：博恩實驗 -鈹 中性射線，穿透力很強， 能穿過鉛板，認(rèn)為射線居里夫婦實驗 -鈹 -中性射線 石蠟(H) 反沖質(zhì)子 射線 （5.7 MeV) 查德威克實驗: -鈹 -中性射線 氮 (14N) 反沖氮核 （1.2 MeV) 計算：如果是 射線 5.7 MeV反沖質(zhì)子： Er = 89 MeV1.2 MeV 反沖氮核： Er = 55 MeV 7宣布中子發(fā)現(xiàn)， 諾貝爾獎！ 原子核物理學(xué)的開始海森堡，原子核 ： 質(zhì)子 + 中子，-核子，兩個不 同狀態(tài)8原子核符號符號： 同位素 （isotope)， Z 相同， N

4、不同 同量異位素 (Isobar)，A 相同, Z 不同 同中子異荷素(Isotone). N 相同, Z 不同9核素圖NZ10核素圖天然存在的核素: 280多種, 穩(wěn)定, 60 多種, 長壽命放射性人工制作的有1600 多種放射性理論預(yù)言: 允許存在的核素至少5000多個11質(zhì)子滴線, 中子滴線穩(wěn)定線 超重元素穩(wěn)定島李政道預(yù)言: 穩(wěn)定洲中國發(fā)現(xiàn)的新核素 202Pt（鉑）上海原子核所204Hg (n, 2pn) 202Pt185Hf (鉿）蘭州近代物理所 186W (n, 2p) 185Hf12原子能的利用原子核物理學(xué)的研究的最大成就 ？13原子彈，原子核反應(yīng)堆盧瑟福的斷言 核反應(yīng)放能， 用火

5、柴煮飯？ 癡人說夢！ 裂變的發(fā)現(xiàn)，打開原子能利用大門，原子（核）家喻戶曉，原子筆？ 14原子彈哈恩，史特拉斯曼 ：中子轟擊鈾，發(fā)現(xiàn)有中間質(zhì)量的元素產(chǎn)生。梅特納，弗里希：提出鈾原子核分裂成兩半的產(chǎn)物，解釋哈恩，史特拉斯曼的實驗，重核裂變。42年，費米，利用鈾核裂變釋放中子及能量的性質(zhì)，發(fā)明熱中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆，這就是大規(guī)模利用原子能的開始。45年，奧本海默領(lǐng)導(dǎo)洛斯-阿拉莫斯實驗室制成快中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)爆炸裝置-原子彈；1公斤鈾在日本廣島上空分裂，10萬人死亡，10萬人受傷52年，泰勒領(lǐng)導(dǎo)，實現(xiàn)輕元素的熱核爆炸，氫彈成功15原子彈原理鈾 ， 钚 自持裂變天然鈾 0.72%, 99.27% 熱中子裂變快中子

6、（1MeV) 裂變反應(yīng)式？每次裂變放能？平均中子數(shù)？1公斤鈾或钚完全裂變，放能 ？TNT16原子核反應(yīng)堆1954年，蘇聯(lián)建成第一座原子能發(fā)電站。1958年，中國建成第一座原子核反應(yīng)堆。1964年，第一顆原子彈爆炸成功。1967年，第一顆氫彈爆炸成功。1991年，中國第一座自行設(shè)計制造的核電站， 秦山核電站發(fā)電成功。17fissionfusionNuclear energy development18International Thermalnuclear Experimental Reactor (ITER)ITER DeviceConstruction Site 19Fusion React

7、ionTritium production20ADS(Accelerator-driven System) TransmutationAccelerator Engineering Application 21原子核物理學(xué)實驗性： 實驗理論實驗應(yīng)用性： 原子核物理 + 化學(xué)；生物；材料； 冶金；地質(zhì) 等， 產(chǎn)生邊緣學(xué)科 工，農(nóng)，醫(yī)，能源22MedicalBoron Neutron Capture Therapy (BNCT) 2324251. Proton-nucleus reactions2. Generation of e-h pairs3. Charge transport in device4. Fear of soft-errorSpace Engineering26Mechanism of Tumor Cell Destructionby Boron Neutron Capture TherapyThermalneutronnucleus10BCancer cells27Selective Irradiation of Tumor cells and not for Normal CellsThermal neut