PHẦN V. VẬT LÝ HẠT NHÂN.
A. LÝ THUYẾT
1. CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
* Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ (đường kính cở 10-14m đến 10-15m), nhưng lại được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn.
Có hai loại nuclôn: prôtôn p p) mang điện tích nguyên tố dương, nơtrôn n n) không mang điện.
Kí hiệu hạt nhân là
Một nguyên tố có số thứ tự Z trong bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn.
Tổng số prôtôn và nơtrôn gọi là số khối A. Số khối: A = Z + N.
* Lực hạt nhân
Các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng cở 10-15 m.
* Đồng vị
Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng khác số nơtrôn N nên khác số khối A gọi là các đồng vị, chúng có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Hiđrô có 3 đồng vị: Hidrô H ; đơteri H D) ; triti H T).
* Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân
+ Trong vật lý nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng đơn vị khối lượng gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u. 1u = khối lượng nguyên tử cacbon C, do đó có thể gọi đơn vị này là đơn vị cacbon.
+ Một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử u.
+ NA = 6,022.1023 là số nguyên tử hoặc phân tử trong 1 mol chất gọi là số Avôgađrô.
+ Khối lượng của 1 mol (gồm 6,022.1023 nguyên tử) chất đơn nguyên tử tính ra gam có trị số như trong bảng nguyên tử lượng của các nguyên tử.
2. SỰ PHÓNG XẠ
* Sự phóng xạ
Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác.
Các tia phóng xạ không nhìn thấy được, nhưng có thể phát hiện được chúng do chúng có khả năng làm đen kính ảnh, làm iôn hóa chất khí, bị lệch trong điện trường, từ trường, ...
* Đặc điểm của hiện tượng phóng xạ
Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra, hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài.
Không thể can thiệp để làm cho sự phóng xạ xảy ra nhanh hơn hoặc chậm hơn.
* Bản chất, tính chất của các tia phóng xạ
Có 3 loại tia phóng xạ
+ Tia anpha (: là chùm hạt nhân hêli 42He, gọi là hạt (. Hạt ( mang điện tích +2e. hạt ( được phóng ra từ hạt nhân với vận tốc khoảng 107m/s chỉ đi được tối đa 8 cm trong không khí, có khả năng làm iôn hóa chất khí, có khả năng đâm xuyên nhưng yếu.
+ Tia bêta (: gồm 2 loại
- Loại phổ biến là các hạt bêta trừ, kí hiệu là (- ; đó là chùm các electron mang điện tích -e.
- Một loại khác hiếm hơn là các hạt bêta cộng, kí hiệu là (+ ; đó là chùm hạt có khối lượng như electron nhưng mang điện tích +e gọi là các pôzitrôn.
Các hạt ( được phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, có thể bay xa tới hàng trăm mét trong không khí, khả năng iôn hóa chất khí yếu hơn tia (, khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia (.
+ Tia gamma (: có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10-11m). Đây là chùm phôtôn năng lượng cao, có khả năng đâm xuyên rất mạnh, và rất nguy hiểm cho con người. Tia ( có mọi tính chất như tia Rơnghen. Tia ( không bị lệch trong điện trường và từ trường.
* Định luật phóng xạ
Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã. Cứ sau mỗi chu kỳ này thì một nữa số nguyên tử của chất ấy biến đổi thành chất khác.
N = No No e-(t hay m = mo mo e-(t ; ( =
Không thể can thiệp để làm thay đổi chu kì bán rã T của chất phóng xạ.
* Độ phóng xạ
Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của lượng chất phóng xạ đó và được đo bằng số phân rã trong 1 giây.
Độ phóng xạ H giảm theo thời gian với qui