原子核物理学介绍

1、原子核物理学介绍1研究范围： 原子核物理学是研究物质结构的一个层次的学科，介于原子物理与粒子物理之间。 原子和原子核是物质的两个层次。原子由原子核与核外电子组成。 物质的性质主要归功于原子，或主要归功于原子核，但几乎不归功于两者。 元素的化学，物理学性质，光谱特性，基本上只与核外电子有关，而放射现象则与原子核有关。研究对象：原子核 -组成，结构，反应等2历史1896年， 贝克勒尔，铀的放射现象, 第一次在实验室 观测到原子核的现象。1897年， 居里夫妇发现放射性元素，Pu, Ra1899年， 发现，射线，1900年， 发现射线。1903年， 卢瑟福发现射线是 带正电的氦原子核， 射线是电子。

2、后，提出原子的有核模式。1919年 实现人工核反应，用粒子从氮核打出质子。序幕：3原子由 质子 + 电子 组成? 均匀分布? 1909 年, 盖革，马斯顿，用粒子轰击原子，发现有8000分之一的几率被反射回来，难以理解?1911 年, 卢瑟福提出有核模式。正电荷和原子质量集中在原子中心的小范围内，这就是原子核。重大发现，但不受重视。原子的中心4中子的发现原子核的组成？最初，基本粒子只有电子，质子，原子核由电子和质子组成？ 电子在原子核内？自旋，统计51920 年, 卢瑟福提出: “在某些情况下, 也许由一个电子更加紧密地与氢核结合在一起,组成一个中性的双子,这样的原子(指中性双子)也许有很新颖

3、的特性” 他还断言: 要解释重元素的组成,这种原子的存在看来几乎是必需的61930 年：博恩实验 -铍 中性射线，穿透力很强， 能穿过铅板，认为射线居里夫妇实验 -铍 -中性射线 石蜡(H) 反冲质子 射线 （5.7 MeV) 查德威克实验: -铍 -中性射线 氮 (14N) 反冲氮核 （1.2 MeV) 计算：如果是 射线 5.7 MeV反冲质子： Er = 89 MeV1.2 MeV 反冲氮核： Er = 55 MeV 7宣布中子发现， 诺贝尔奖！ 原子核物理学的开始海森堡，原子核 ： 质子 + 中子，-核子，两个不 同状态8原子核符号符号： 同位素 （isotope)， Z 相同， N

4、不同 同量异位素 (Isobar)，A 相同, Z 不同 同中子异荷素(Isotone). N 相同, Z 不同9核素图NZ10核素图天然存在的核素: 280多种, 稳定, 60 多种, 长寿命放射性人工制作的有1600 多种放射性理论预言: 允许存在的核素至少5000多个11质子滴线, 中子滴线稳定线 超重元素稳定岛李政道预言: 稳定洲中国发现的新核素 202Pt（铂）上海原子核所204Hg (n, 2pn) 202Pt185Hf (铪）兰州近代物理所 186W (n, 2p) 185Hf12原子能的利用原子核物理学的研究的最大成就 ？13原子弹，原子核反应堆卢瑟福的断言 核反应放能， 用火

5、柴煮饭？ 痴人说梦！ 裂变的发现，打开原子能利用大门，原子（核）家喻户晓，原子笔？ 14原子弹哈恩，史特拉斯曼 ：中子轰击铀，发现有中间质量的元素产生。梅特纳，弗里希：提出铀原子核分裂成两半的产物，解释哈恩，史特拉斯曼的实验，重核裂变。42年，费米，利用铀核裂变释放中子及能量的性质，发明热中子链式反应堆，这就是大规模利用原子能的开始。45年，奥本海默领导洛斯-阿拉莫斯实验室制成快中子链式反应爆炸装置-原子弹；1公斤铀在日本广岛上空分裂，10万人死亡，10万人受伤52年，泰勒领导，实现轻元素的热核爆炸，氢弹成功15原子弹原理铀 ， 钚 自持裂变天然铀 0.72%, 99.27% 热中子裂变快中子

6、（1MeV) 裂变反应式？每次裂变放能？平均中子数？1公斤铀或钚完全裂变，放能 ？TNT16原子核反应堆1954年，苏联建成第一座原子能发电站。1958年，中国建成第一座原子核反应堆。1964年，第一颗原子弹爆炸成功。1967年，第一颗氢弹爆炸成功。1991年，中国第一座自行设计制造的核电站， 秦山核电站发电成功。17fissionfusionNuclear energy development18International Thermalnuclear Experimental Reactor (ITER)ITER DeviceConstruction Site 19Fusion React

7、ionTritium production20ADS(Accelerator-driven System) TransmutationAccelerator Engineering Application 21原子核物理学实验性： 实验理论实验应用性： 原子核物理 + 化学；生物；材料； 冶金；地质 等， 产生边缘学科 工，农，医，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