Просмотр кода страницы Атомное ядро

{{Ядерная физика}}
'''А́томное ядро́''' — центральная часть [[атом]]а, в которой сосредоточена основная его [[масса]] (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет [[химический элемент]], к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют несколько [[фемтометр]]ов, что более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома. Атомные ядра изучает [[ядерная физика]].

Атомное ядро состоит из [[нуклон]]ов — положительно заряженных [[протон]]ов и нейтральных [[нейтрон]]ов, которые связаны между собой при помощи [[сильное взаимодействие|сильного взаимодействия]]. Протон и нейтрон обладают собственным моментом количества движения ([[спин]]ом), равным <math>\hbar/2 = h/ 4\pi</math><ref group="сн" name="h" /> и связанным с ним [[Магнитный момент|магнитным моментом]]. Единственный стабильный атом, не содержащий нейтронов в ядре — лёгкий водород ([[протий]]).

Атомное ядро, рассматриваемое как класс частиц с определённым числом протонов и нейтронов, принято называть '''[[нуклид]]ом'''.

В некоторых редких случаях могут образовываться короткоживущие [[Экзотический атом|экзотические атомы]], у которых вместо нуклона ядром служат иные частицы.

Количество протонов в ядре называется его [[зарядовое число|зарядовым числом]] <math>Z</math> — это число равно порядковому номеру [[Химический элемент|элемента]], к которому относится атом, в [[Периодическая система элементов|таблице (Периодической системе элементов)]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Менделеева]]. Количество протонов в ядре определяет структуру [[электронная оболочка|электронной оболочки]] нейтрального атома и, таким образом, [[химические свойства]] соответствующего элемента. {{Нет АИ 2|Количество нейтронов в ядре называется его ''изотопическим числом'' <math>N</math> |17|8|2019|обс=Изотопическое_число}}. Ядра с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называются [[изотоп]]ами. Ядра с одинаковым числом нейтронов, но разным числом протонов — называются [[изотон]]ами. Термины изотоп и изотон используются также применительно к атомам, содержащим указанные ядра, а также для характеристики нехимических разновидностей одного химического элемента. Полное количество нуклонов в ядре называется его [[Массовое число|массовым числом]] <math>A</math> (<math>A = N + Z</math>) и приблизительно равно средней массе атома, указанной в таблице Менделеева. Нуклиды с одинаковым массовым числом, но разным протон-нейтронным составом принято называть [[Изобары|изобарами]].

Как и любая квантовая система, ядра могут находиться в метастабильном возбуждённом состоянии, причём в отдельных случаях [[время жизни]] такого состояния исчисляется годами. Такие возбуждённые состояния ядер называются [[ядерный изомер|ядерными изомерами]]<ref name="Бартоломей" /><ref name="Климов" /><ref name="Ганев" />.

== История ==
В [[1911 год]]у [[Резерфорд, Эрнест|Резерфорд]] в своём докладе «Рассеяние α- и β-лучей и строение атома» в философском обществе [[Манчестер]]а заявил<ref name="Кудрявцев" />:
{{начало цитаты}}
Рассеяние заряженных частиц может быть объяснено, если предположить такой атом, который состоит из центрального электрического заряда, сосредоточенного в точке и окружённого однородным сферическим распределением противоположного электричества равной величины. При таком устройстве атома α- и β-частицы, когда они проходят на близком расстоянии от центра атома, испытывают большие отклонения, хотя вероятность такого отклонения мала.
{{конец цитаты}}

Таким образом Резерфорд открыл атомное ядро, с этого момента и ведёт начало ядерная физика, изучающая строение и свойства атомных ядер.

После обнаружения стабильных изотопов элементов, ядру самого лёгкого атома была отведена роль структурной частицы всех ядер. С [[1920 год]]а ядро [[Атом водорода|атома водорода]] имеет официальный термин — [[протон]]. В 1921 году [[Мейтнер, Лиза|Лиза Мейтнер]] предложила<ref>{{статья |заглавие=Über die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalls und die Möglichkeit ihrer Deutung aus der Kernstruktur |издание=[[European Physical Journal|Zeitschrift für Physik]] |том=4 |страницы=146—156 |язык=de |тип=magazin |автор=Meitner, L. |год=1921}}</ref> первую, [[Протонно-электронная модель атомного ядра|протон-электронную, модель строения атомного ядра]], согласно которой оно состоит из протонов, электронов и альфа-частиц<ref>{{статья|автор=Мухин К. |заглавие=Привлекательный мир микрофизики |издание=[[Наука и жизнь]] |год=2015 |номер=10 |страницы=96—103 |язык=ru }}</ref>{{rp|96}}. Однако в 1929 году произошла «азотная катастрофа» — [[Гайтлер, Вальтер|В. Гайтлер]] и [[Херцберг, Герхард|Г. Герцберг]] установили<ref>{{статья |заглавие=Gehorchen die Stickstoffkerne der Boseschen Statistik? |издание={{Нп3|The Science of Nature|Naturwissenschaften||The Science of Nature}} |том=17 |страницы=673 |язык=de |тип=magazin |автор=W. Heitler, G. Herzberg |год=1929}}</ref>, что ядро атома [[азот]]а подчиняется [[Статистика Бозе — Эйнштейна|статистике Бозе — Эйнштейна]], а не [[Статистика Ферми — Дирака|статистике Ферми — Дирака]], как предсказывала протон-электронная модель<ref>{{книга|автор=[[Ахиезер, Александр Ильич|А. И. Ахиезер]], М. П. Рекало|заглавие=Биография элементарных частиц|ссылка=https://archive.org/details/libgen_00075799|место=Киев|издательство=[[Наукова думка]]|год=1979|страницы=[https://archive.org/details/libgen_00075799/page/n17 18]}}</ref><ref name="Fiz">{{книга|автор=[[Храмов, Юрий Алексеевич|Ю. А. Храмов]]|заглавие=Физики:Биографический справочник|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1983|издание=2-е изд}}</ref>{{rp|374}}. Таким образом, эта модель вступила в противоречие с [[эксперимент]]альными результатами измерений спинов и магнитных моментов ядер<ref name="Мухин" />. В [[1932 год]]у [[Чедвик, Джеймс|Джеймсом Чедвиком]] была открыта новая электрически нейтральная частица, названная [[нейтрон]]ом. В том же году [[Иваненко, Дмитрий Дмитриевич|Иваненко]]<ref name="Iwanenko" /> и, ссылаясь на работу первого<ref>{{книга |автор=Г. А. Сарданашвили |заглавие=Дмитрий Иваненко - суперзвезда советской физики. Ненаписанные мемуары |ссылка=https://www.phys.msu.ru/upload/iblock/815/Ivanenko-book.pdf |язык=ru |издание=Либроком |год=2010 |страницы=12 |archivedate=2022-07-05 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220705191723/https://www.phys.msu.ru/upload/iblock/815/Ivanenko-book.pdf }}</ref>, [[Гейзенберг, Вернер Карл|Гейзенберг]] выдвинули гипотезу о [[протон]]-[[нейтрон]]ной структуре ядра. В дальнейшем, с развитием ядерной физики и её приложений, эта гипотеза была полностью подтверждена<ref name="Глесстон" />.

=== Теории строения атомного ядра ===
{{main|Ядерные модели}}
В процессе развития физики выдвигались различные гипотезы строения атомного ядра; тем не менее, каждая из них способна описать лишь ограниченную совокупность ядерных свойств. Некоторые модели могут взаимоисключать друг друга.

Наиболее известными являются следующие:
* [[Капельная модель ядра]] — предложена в 1936 году [[Бор, Нильс|Нильсом Бором]].
* [[Оболочечная модель ядра]] — предложена в 30-х годах XX века.
* [[Обобщённая модель Бора — Моттельсона]]
* [[Кластерная модель ядра]]
* [[Модель нуклонных ассоциаций]]
* [[Оптическая модель ядра]]
* [[Сверхтекучая модель ядра]]
* [[Статистическая модель ядра]]

== Ядерно-физические характеристики ==
[[Зарядовое число|Зарядовым числом]] <math>Z</math> полностью определяется [[химический элемент]]. Парой чисел <math>Z</math> и <math>A</math> ([[массовое число]]) полностью определяется [[нуклид]]. Можно рассмотреть некоторые ядерно-физические характеристики нуклидов с заданными зарядовыми и массовыми числами.

=== Заряд ===
Число протонов в ядре <math>Z</math> определяет непосредственно его [[электрический заряд]]; у изотопов одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Ядерные свойства изотопов элемента, в отличие от химических, могут различаться чрезвычайно резко<ref name="Бартоломей" />.

Впервые заряды атомных ядер определил [[Мозли, Генри|Генри Мозли]] в [[1913 год]]у. Свои экспериментальные наблюдения учёный интерпретировал зависимостью длины волны [[Рентгеновское излучение|рентгеновского излучения]] от некоторой константы <math>Z</math>, изменяющейся на единицу от элемента к элементу и равной единице для водорода:

: <math>\sqrt{1/\lambda} = aZ-b</math>, где

<math>a</math> и <math>b</math> — постоянные.

Из чего Мозли сделал вывод, что найденная в его опытах константа атома, определяющая длину волны характеристического рентгеновского излучения и совпадающая с порядковым номером элемента, может быть только зарядом атомного ядра, что стало известно под названием '''[[закон Мозли]]'''<ref name="Климов" />.

=== Масса ===
Из-за разницы в числе нейтронов <math>A - Z</math> изотопы элемента имеют разную [[Масса|массу]] <math>M (A, Z)</math>, которая является важной характеристикой ядра. В ядерной физике массу ядер принято измерять в [[Атомная единица массы|атомных единицах массы]] ('''а. е. м.'''), за одну а. е. м. принимают 1/12 часть массы нуклида [[Углерод-12|<sup>12</sup>C]]<ref group="сн" name="удобство" />. Стандартная масса, которая обычно приводится для нуклида — это масса нейтрального [[атом]]а. Для определения массы ядра нужно из массы атома вычесть сумму масс всех [[электрон]]ов (более точное значение получится, если учесть ещё и энергию связи электронов с ядром).

Кроме того, в ядерной физике часто используется [[Эквивалентность массы и энергии|энергетический эквивалент массы]]. Согласно соотношению [[Эйнштейн, Альберт|Эйнштейна]], каждому значению массы <math>M</math> соответствует полная энергия:

: <math>E = Mc^2</math>, где <math>c</math> — [[скорость света]] в [[вакуум]]е.

Соотношение между а. е. м. и её энергетическим эквивалентом в [[Джоуль|джоулях]]:

: <math>E_1 = 1{,}660539 \cdot 10^{-27} \cdot (2{,}997925 \cdot 10^8)^2 = 1{,}492418 \cdot 10^{-10}</math>,

а так как 1 [[электронвольт]] = 1,602176{{e|−19}} Дж, то энергетический эквивалент а. е. м. в МэВ равен<ref name="Бартоломей" /><ref name="Ганев" />:

: <math>E_1 = 931{,}494</math>.

=== Радиус ===
Анализ распада тяжёлых ядер уточнил оценку Резерфорда<ref group="сн" name="оценка" /> и связал радиус ядра <math>R</math> с массовым числом <math>A</math> простым соотношением:

: <math>R = r_0 A^{1/3}</math>, где <math>r_0 </math> — константа.

Так как радиус ядра не является чисто геометрической характеристикой и связан прежде всего с радиусом действия [[Сильное взаимодействие|ядерных сил]], то значение <math>r_0 </math> зависит от процесса, при анализе которого получено значение <math>R</math>, усреднённое значение <math>r_0 = 1{,}23 \cdot 10^{-15}</math> м, таким образом радиус ядра в метрах<ref name="Бартоломей" /><ref name="Климов" />:

<math>R = 1{,}23 \cdot 10^{-15} A^{1/3}</math>.

=== Моменты ядра ===
Как и составляющие его нуклоны, ядро имеет собственные моменты.

==== Спин ====
Поскольку нуклоны обладают собственным механическим моментом, или спином, равным <math>1/2</math>, то и ядра должны иметь механические моменты. Кроме того, нуклоны участвуют в ядре в орбитальном движении, которое также характеризуется определённым моментом [[Импульс|количества движения]] каждого нуклона. Орбитальные моменты принимают только целочисленные значения <math>\hbar</math> ([[постоянная Дирака]]). Все механические моменты нуклонов, как спины, так и орбитальные, [[Алгебраическая сумма|суммируются алгебраически]] и составляют спин ядра.

Несмотря на то, что число нуклонов в ядре может быть очень велико, спины ядер обычно невелики и составляют не более нескольких <math>\hbar</math>, что объясняется особенностью взаимодействия одноимённых нуклонов. Все парные протоны и ��ейтроны взаимодействуют только так, что их спины взаимно компенсируются, то есть пары всегда взаимодействуют с антипараллельными спинами. Суммарный орбитальный момент пары также всегда равен нулю. В результате ядра, состоящие из чётного числа протонов и чётного числа нейтронов, не имеют механического момента. Отличные от нуля спины существуют только у ядер, имеющих в своём составе непарные нуклоны, спин такого нуклона суммируется с его же орбитальным моментом и имеет какое-либо полуцелое значение: 1/2, 3/2, 5/2. Ядра нечётно-нечётного состава имеют целочисленные спины: 1, 2, 3 и т. д.<ref name="Климов" />

==== Магнитный момент ====
Измерения спинов стали возможными благодаря наличию непосредственно связанных с ними [[Магнитный момент|магнитных моментов]]. Они измеряются в [[Ядерный магнетон|магнетонах]] и у различных ядер равны от −2 до +5 ядерных магнетонов. Из-за относительно большой массы нуклонов магнитные моменты ядер очень малы по сравнению с магнитными моментами [[электрон]]ов, поэтому их измерение гораздо сложнее. Как и спины, магнитные моменты измеряются [[Спектроскопические методы|спектроскопическими методами]], наиболее точным является метод [[Ядерный магнитный резонанс|ядерного магнитного резонанса]].

Магнитный момент чётно-чётных пар, как и спин, равен нулю. Магнитные моменты ядер с непарными нуклонами образуются собственными моментами этих нуклонов и моментом, связанным с орбитальным движением непарного протона<ref name="Мухин" />.

==== Электрический квадрупольный момент ====
Атомные ядра, спин которых больше или равен единице, имеют отличные от нуля [[квадруполь]]ные моменты, что говорит об их не точно [[Сфера|сферической]] форме. Квадрупольный момент имеет знак плюс, если ядро вытянуто вдоль оси спина (веретенообразное тело), и знак минус, если ядро растянуто в плоскости, перпендикулярной оси спина (чечевицеобразное тело). Известны ядра с положительными и отрицательными квадрупольными моментами. Отсутствие сферической симметрии у [[электрическое поле|электрического поля]], создаваемого ядром с ненулевым квадрупольным моментом, приводит к образованию дополнительных [[Энергетический уровень|энергетических уровней]] атомных электронов и появлению в спектрах атомов линий [[Сверхтонкая структура|сверхтонкой структуры]], расстояния между которыми зависят от квадрупольного момента<ref name="Климов" />.

=== Энергия связи ===
[[Файл:Binding energy curve - common isotopes-ru.svg|thumb|400px|Зависимость средней [[Энергия связи|энергии связи]] от [[Массовое число|массового числа]] ядер.]]
{{Основная статья|Дефект массы}}
{{also|Капельная модель ядра}}
Большая [[энергия связи]] нуклонов, входящих в ядро, говорит о существовании [[Сильное взаимодействие|ядерных сил]], поскольку известные [[Гравитация|гравитационные силы]] слишком малы, чтобы преодолеть взаимное [[электростатическое отталкивание]] протонов в ядре. Связь нуклонов осуществляется чрезвычайно короткодействующими силами, которые возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми [[пи-мезон]]ами, между нуклонами в ядре.

Экспериментально было обнаружено, что для всех стабильных ядер масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых по отдельности. Эта разница называется '''дефектом массы''' или '''избытком массы''' и определяется соотношением:

: <math>\Delta M(Z, A) = Zm_p + (A-Z)m_n - M(Z, A)</math>,

где <math>m_p </math> и <math>m_n </math> — массы свободного протона и нейтрона, <math>M(Z, A)</math> — масса ядра.

Согласно принципу [[Эквивалентность массы и энергии|эквивалентности массы и энергии]] дефект массы представляет собой массу, эквивалентную [[Механическая работа|работе]], затраченной ядерными силами, чтобы собрать все нуклоны вместе при образовании ядра. Эта величина равна изменению [[Потенциальная энергия|потенциальной энергии]] нуклонов в результате их объединения в ядро.

Энергия, эквивалентная дефекту массы, называется '''энергией связи ядра''' и равна:

: <math>E_c = ( Zm_p + (A-Z)m_n - M(Z, A))c^2</math>,

где <math>c</math> — скорость света в вакууме.

Другим важным параметром ядра является энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра, которую можно вычислить, разделив энергию связи ядра на число содержащихся в нём нуклонов:

: <math>\varepsilon = \frac{E_c}{A}</math>

Эта величина представляет собой среднюю энергию, которую нужно затратить, чтобы удалить один нуклон из ядра, или среднее изменение энергии связи ядра, когда свободный протон или нейтрон поглощается в нём.

Как видно из поясняющего рисунка, при малых значениях массовых чисел удельная энергия связи ядер резко возрастает и достигает максимума при <math>A \approx 50\div60</math> (примерно 8,8 Мэв). Нуклиды с такими массовыми числами наиболее устойчивы. С дальнейшим ростом <math>A</math> средняя энергия связи уменьшается, однако в широком интервале массовых чисел значение энергии почти постоянно (<math>\epsilon \approx 8</math> МэВ), из чего следует, что можно записать <math>E_c \approx \epsilon  A</math>.

Такой характер поведения средней энергии связи указывает на свойство ядерных сил достигать насыщения, то есть на возможность взаимодействия нуклона только с малым числом «партнёров». Если бы ядерные силы не обладали свойством насыщения, то в пределах радиуса действия ядерных сил каждый нуклон взаимодействовал бы с каждым из остальных и энергия взаимодействия была бы пропорциональна <math>A (A-1)</math>, а средняя энергия связи одного нуклона не была бы постоянной у разных ядер, а возрастала бы с ростом <math>A</math>.

Общая закономерность зависимости энергии связи от массового числа описывается '''''формулой Вайцзеккера''''' в рамках теории '''''капельной модели ядра'''''<ref name="Бартоломей" /><ref name="Климов" /><ref name="Кеn" /><ref name="Камерон" />.

== Устойчивость ядер ==
[[Файл:Isotopes and half-life.svg|thumb|250px|Зависимость числа нейтронов N от числа протонов Z в атомных ядрах (N=A-Z).]]
Из факта убывания средней энергии связи для нуклидов с массовыми числами больше или меньше 50-60 следует, что для ядер с малыми <math>A</math> энергетически выгоден процесс слияния — [[термоядерный синтез]], приводящий к увеличению массового числа, а для ядер с большими <math>A</math> — [[Деление ядра|процесс деления]]. В настоящее время оба этих процесса, приводящих к выделению энергии, осуществлены, причём последний лежит в основе современной [[ядерная энергетика|ядерной энергетики]], а первый находится в стадии разработки.

Детальные исследования показали, что устойчивость ядер также существенно зависит от параметра <math>N/Z</math> — отношения чисел нейтронов и протонов. В среднем для наиболее стабильных ядер<ref name="Rohlf" /> <math>N/Z \approx 1 + 0.015 A^{2/3}</math>, поэтому ядра лёгких нуклидов наиболее устойчивы при <math>N \approx Z</math>, а с ростом массового числа всё более заметным становится электростатическое отталкивание между протонами, и область устойчивости сдвигается в сторону <math>N > Z</math>(''см. поясняющий рисунок'').

Если рассмотреть таблицу стабильных нуклидов, встречающихся в природе, можно обратить внимание на их распределение по чётным и нечётным значениям <math>Z</math> и <math>N</math>. Все ядра с нечётными значениями этих величин являются ядрами лёгких нуклидов <math>{}^{2}_{1}\textrm{H}</math>, <math>{}^{6}_{3}\textrm{Li}</math>, <math>{}^{10}_{5}\textrm{B}</math>, <math>{}^{14}_{7}\textrm{N}</math>. Среди [[Изобары|изобар]] с нечётными A, как правило, стабилен лишь один. В случае же чётных <math>A</math> часто встречаются по два, три и более стабильных изобар, следовательно, наиболее стабильны чётно-чётные, наименее — нечётно-нечётные. Это явление свидетельствует о том, что как нейтроны, так и протоны, проявляют тенденцию группироваться парами с антипараллельными [[спин]]ами, что приводит к нарушению плавности вышеописанной зависимости энергии связи от <math>A</math><ref name="Бартоломей" />.

{| class="standard"
 !Z 
 !N=A-Z 
 !A 
 !Число нуклидов 
 |-
 |Чётное
 |Чётное 
 |Чётное
 !167
 |-
 |Чётное 
 |Нечётное 
 |Нечётное
 !55
 |-
 |Нечётное  
 |Чётное 
 |Нечётное
 !53
 |-
 |Нечётное 
 |Нечётное 
 |Чётное
 !4
 |}

Таким образом, чётность числа протонов или нейтронов создаёт некоторый запас устойчивости, который приводит к возможности существования нескольких стабильных нуклидов, различающихся соответственно по числу нейтронов для изотопов и по числу протонов для изотонов. Также чётность числа нейтронов в составе тяжёлых ядер определяет их способность делиться под воздействием нейтронов<ref name="Климов" />.

== Ядерные силы ==
{{main|Сильное взаимодействие}}
Ядерные силы — это силы, удерживающие нуклоны в ядре, представляющие собой большие силы притяжения, действующие только на малых расстояниях. Они обладают свойствами насыщения, в связи с чем ядерным силам приписывается обменный характер (с помощью [[Пион (частица)|пи-мезонов]]). Ядерные силы зависят от спина, не зависят от электрического заряда и не являются центральными силами<ref name="Климов" />.

== Уровни ядра ==
{{also|Теория оболочечного строения ядра}}
В отличие от свободных частиц, для которых энергия может принимать любые значения (так называемый [[непрерывный спектр]]), связанные частицы (то есть частицы, кинетическая энергия которых меньше абсолютного значения потенциальной), согласно [[Квантовая механика|квантовой механике]], могут находиться в состояниях только с определёнными [[Дискретность|дискретными]] значениями энергий, так называемый дискретный спектр. Так как ядро — система связанных нуклонов, оно обладает дискретным спектром энергий. Обычно оно находится в наиболее низком энергетическом состоянии, называемым '''основным'''. Если передать ядру энергию, оно перейдёт в '''возбуждённое состояние'''.

Расположение энергетических уровней ядра в первом приближении:

: <math>D = a e^{-b\sqrt{E^*}}</math>, где:

<math>D</math> — среднее расстояние между уровнями,

<math>E^*</math> — энергия возбуждения ядра,

<math>a</math> и <math>b</math> — коэффициенты, постоянные для данного ядра:

<math>a</math> — среднее расстояние между первыми возбуждёнными уровнями (для лёгких ядер примерно 1 МэВ, для тяжёлых — 0,1 МэВ)

<math>b</math> — константа, определяющая скорость сгущения уровней при увеличении энергии возбуждения (для лёгких ядер примерно 2 МэВ<sup>−1/2</sup>, для тяжёлых — 4 МэВ<sup>−1/2</sup>).

С ростом энергии возбуждения уровни сближаются быстрее у тяжёлых ядер, также плотность уровней зависит от чётности числа нейтронов в ядре. Для ядер с чётными (особенно [[Магические числа (физика)|магическими]]) числами нейтронов плотность уровней меньше, чем для ядер с нечётными, при равных энергиях возбуждения первый возбуждённый уровень в ядре с чётным числом нейтронов расположен выше, чем в ядре с нечётным.

Во всех возбуждённых состояниях ядро может находиться лишь конечное время, до тех пор, пока возбуждение не будет снято тем или иным путём. Состояния, энергия возбуждения которых меньше энергии связи частицы или группы частиц в данном ядре, называются '''связанными'''; в этом случае возбуждение может сниматься лишь [[гамма-излучение]]м. Состояния с энергией возбуждения, превышающей энергию связи частиц, называются '''квазистационарными'''. В этом случае ядро может испустить частицу или гамма-квант<ref name="Бартоломей" />.

== Ядерные реакции ==
{{main|Ядерная реакция}}
Ядерная реакция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с [[Элементарная частица|элементарными частицами]], гамма-квантами и друг с другом.

== Радиоактивность ==
{{main|Радиоактивность}}
Лишь небольшая часть нуклидов являются стабильными. В большинстве случаев [[ядерные силы]] оказываются неспособны обеспечить их постоянную целостность, и ядра рано или поздно [[Радиоактивный распад|распадаются]]. Это явление получило название [[радиоактивность|радиоактивности]].

== Система обозначений ядер ==
Для обозначения атомных ядер используется следующая система:
* в середине ставится [[Химические знаки|символ химического элемента]], что однозначно определяет зарядовое число <math>Z</math> ядра;
* слева сверху от символа элемента ставится массовое число <math>A</math>.

Таким образом, состав ядра оказывается полностью определён, так как <math>N = A - Z</math>.

Пример такого обозначения:

<math>{}^{238}\textrm{U}</math> — ядро [[Уран-238|урана-238]], в котором 238 нуклонов, из которых 92 — протоны, так как элемент уран имеет 92-й номер в [[Периодическая система химических элементов|таблице Менделеева]].

Иногда, однако, для полноты вокруг обозначения элемента указывают все характеризующие ядро его атома числа:
* слева снизу — зарядовое число <math>Z</math>, то есть, то же самое, что указано символом элемента;
* слева сверху — массовое число <math>A</math>;
* справа снизу — {{Нет АИ 2|изотопическое число <math>N</math> |17|8|2019|обс=Изотопическое_число}};
* если речь идёт о ядерных изомерах, к массовому числу приписывается буква из последовательности '''m, n, p, q, …''' (иногда используют последовательность '''m1, m2, m3, …'''). Иногда эту букву указывают в качестве самостоятельного индекса справа сверху.

Примеры таких обозначений:

<math>{}^{238}_{92}\textrm{U}</math>, <math>{}^{238}_{92}\textrm{U}_{146}</math>, <math>{}^{238m}_{92}\textrm{U}</math>, <math>{}^{238}_{92}\textrm{U}^{m}</math>.

Обозначения атомных ядер совпадают с таковыми для нуклидов.

По историческим и иным причинам, некоторые ядра имеют самостоятельные названия. Например, ядро [[Гелий-4|<sup>4</sup>He]] называется [[Альфа-частица|α-частицей]], ядро [[Дейтерий|дейтерия]] <sup><nowiki>2</nowiki></sup>H (или D) — [[дейтрон]]ом, а ядро [[Тритий|трития]] <sup><nowiki>3</nowiki></sup>H (или T) — [[Тритон (ядро)|тритоном]]. Последние два ядра являются изотопами [[водород]]а и поэтому могут входить в состав [[молекула|молекул]] [[вода|воды]], давая в итоге так называемую [[тяжёлая вода|тяжёлую воду]].

== Примечания ==
{{Примечания|group="сн"|refs=
<ref name="h">Здесь <math>h</math> — [[постоянная Планка]], <math>\hbar</math> — [[постоянная Дирака]].</ref>
<ref name="удобство">Что вызвано лишь удобством практических измерений масс атомов.</ref>
<ref name="оценка">Резерфорд, исследуя процесс рассеяния [[Альфа-частица|α-частиц]] на ядрах, оценил размеры ядра — порядка 10<sup>−14</sup> [[Метр|м]].</ref>
}}

'''Использованная литература'''
{{Примечания|refs=
<ref name="Бартоломей">{{книга
|автор =Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А.
|часть =
|заглавие =Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Энергоатомиздат]]
|год =1982
|страницы =512
|isbn =}}</ref>
<ref name="Климов">{{книга
|автор =Климов А. Н.
|часть =
|заглавие =Ядерная физика и ядерные реакторы
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Энергоатомиздат]]
|год =1985
|страницы =352
|isbn =}}</ref>
<ref name="Ганев">{{книга
|автор =Ганев И. Х.
|часть =
|заглавие =Физика и расчёт реактора
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Энергоиздат]]
|год =1981
|страницы =368
|isbn =}}</ref>
<ref name="Кудрявцев">
{{Книга:Кудрявцев П.С.: Курс истории физики|1982
 | часть  = Открытие атомного ядра
 | ссылка = http://historik.ru/books/item/f00/s00/z0000027/st051.shtml
}}
</ref>
<ref name="Мухин">{{книга
|автор =Мухин К. Н.
|часть =
|заглавие =Экспериментальная ядерная физика
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Энергоатомиздат]]
|год =1983
|страницы =
|isbn =}}</ref>
<ref name="Iwanenko">Iwanenko, D.D., The neutron hypothesis, Nature '''129''' (1932) 798.</ref>
<ref name="Глесстон">{{книга
|автор =Глесстон С.
|часть =
|заглавие =Атом. Атомное ядро. Атомная энергия
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Издательство иностранной литературы|Изд-во иностр. лит.]]
|год =1961
|страницы =
|isbn =}}</ref>
<ref name="Кеn">{{книга
|автор =I.R.Cameron, [[Университет Нью-Брансуика|University of New Brunswick]]
|часть =
|заглавие =Nuclear fission reactors
|оригинал =
|ссылка =
|место =Canada, New Brunswick
|издательство =Plenum Press
|год =1982
|страницы =
|isbn =}}</ref>
<ref name="Камерон">{{книга
|автор =Камерон И.
|часть =
|заглавие =Ядерные реакторы
|оригинал =
|ссылка =
|место =М.
|издательство =[[Энергоатомиздат]]
|год =1987
|страницы =320
|isbn =}}</ref>
<ref name="Rohlf">{{книга
|автор =Rohlf, James William.
|заглавие =Modern Physics from α to Z°
|страницы =664
|издательство =John Wiley & Sons
|год =1994
|isbn =0471572705}}</ref>
}}

== Литература ==
* ''М. Айзенберг, В. Грайнер.'' Модели ядер, коллективные и одночастичные явления. — {{М.}}: [[Атомиздат]], 1975. — 454 c.
* ''М. Айзенберг, В. Грайнер.'' Микроскопическая теория ядра. — {{М.}}: [[Атомиздат]], 1976. — 488 с.
* ''К. Бракнер'' Теория ядерной материи. — М., [[Мир (издательство)|Мир]], 1964. — 302 с.
* '' [[Бор, Оге Нильс|О. Бор]], [[Моттельсон, Бен|Б. Моттельсон]]''. Структура атомного ядра. — В 2-х т. — {{М.}}: [[Мир (издательство)|Мир]], 1971—1977.
* ''В. П. Крайнов.'' Лекции по микроскопической теории атомного ядра. — {{М.}}: [[Атомиздат]], 1973. — 224 с.
* ''В. В. Маляров.'' Основы терии атомного ядра. 2-е изд. — {{М.}}: [[Наука (издательство)|Наука]], 1967. — 512 с.
* ''Р. Натаф.'' Модели ядер и ядерная спектроскопия. — {{М.}}: [[Мир (издательство)|Мир]], 1968. — 404 с.
* ''С. М. Поликарпов''. Необычные ядра и атомы. — {{М.}}: [[Наука (издательство)|Наука]], 1977. — 152 с.
* ''[[Рейнуотер, Лео Джеймс|Дж. Рейнуотер]]''. Как возникла модель сфероидальных ядер. [http://ufn.ru/ru/articles/1976/12/a/ [[Успехи физических наук]], 1976, Том 120. Вып. 4, с. 529—541.] (Нобелевская лекция по физике 1975 г.)
* ''А. Г. Ситенко.'' Теория ядерных реакций. — {{М.}}: [[Энергоатомиздат]], 1983. — 352 с.
* ''А. Г. Ситенко, В. К. Тартаковский.'' Лекции по теории ядра. — {{М.}}: [[Атомиздат]], 1972. — 352 с.
* ''Л. Слив М. И. Стрикман, Л. Л. Франкфурт.'' Проблемы построения микроскопической теории ядра и квантовая хромодинамика, [http://ufn.ru/ru/articles/1985/4/a/ Успехи физических наук, 1976, Том 145. Вып. 4, с. 553—592.]
* ''В. Г. Соловьев.'' Теория атомного ядра. Ядерные модели. — {{М.}}: [[Энергоиздат]], 1981. — 296с.
* ''В. Г. Соловьев''. Теория сложных ядр. — {{М.}}: [[Наука (издательство)|Наука]], 1971. — 560 с.
* [http://www1.jinr.ru/Pepan/Pepan_rus.html Журнал: Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ) ] (Архив статей с 1970 г.)

== Ссылки ==
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4825.html Ядро атомное — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1676.html Колебательные возбуждения ядер — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4810.html Ядерные модели — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1492.html Капельная модель ядра — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4802.html Ядерная материя — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4814.html Ядерные цепные реакции — Физическая энциклопедия]
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0985.html Деформированные ядра — Физическая энциклопедия]
* [http://nuclphys.sinp.msu.ru/introduction/index.html Б. С. Ишханов, Э. И. Кэбин, Физика ядра и частиц, XX век. МГУ, 2000.]
* [[Ядерная энергия]]

{{внешние ссылки}}
{{Ядерная технология}}
{{Частицы}}

[[Категория:Ядерная физика]]
[[Категория:Атомные ядра|*]]
[[Категория:Протон]]