26. Magfizikai alapfogalmak

1. A atommag felfedezése

Az atommagot Rutherford fedezte fel a szórási kísérlete segítségével.
Az atommag mérete: 10^-14m.
Az atommag töltése pozitív, a protonok miatt.
Az atommag protonok mellett semleges töltésű neutronokat is tartalmaz.

Az atommagot alkotó részecskék tömegei:
 m_p = 1,6726*10^-27kg
 m_n = 1,6749*10^-27kg
Kiegészítés:
 m_e = 9,1*10^-31kg
vagyis:
 m_n > m_p + m_e

---

2. Az atomok jellemzői:

 A = tömegszám = nukleonok (protonok és neutronok) száma
 Z = rendszám = a protonok száma
  N = neutronok száma
A = Z + N

Izotóp = azonos rendszámú de különböző tömegszámú atomok.
pl. A hidrogén izotópjai:

• H = ¹H = egy protonból áll
• D = ²H = deutérium
• T = ³T = trícium

A természetben egy atomnak a különböző izotópjai vannak jelen bizonyos százalékos arányban. Ennek megfelelően az atomtömeg nem egész szám.

---

3. A nukleáris (erős) kölcsönhatás:

Kérdés:
Az atommagban azonos töltésű részecskék vannak egymáshoz nagyon közel, a Coulomb-féle elektromos erő mégsem repíti szét az atommagot. Vajon miért?
Válasz:
A nukleonok között ható nukleáris kölcsönhatás miatt, amely összetartja az atommagot.

A nukleáris kölcsönhatás jellemzői:

• nukleonok között hat.
• töltésfüggetlen.
• vonzó jellegű.
• rövid hatótávolságú.
• igen erős (kb 1000szer erősebb a Coulomb erőnél).

---

4. Kötési energia:

Jellemzői:

• A kötési energia az az energia, amely az atommag részekre bontásához szükséges.
• A kötési energia értéke negatív.
• A kötési energia a tömegdefektusból (tömeghiányból) származik. Ez azt jelenti, hogy ha megmérjük a részecskék tömegét együtt és külön-külön, szétszedett állapotban, akkor azt tapasztaljuk, hogy az atommag tömege kisebb, mint az alkotórészek tömegeinek összege.
• Nagyságrendje: 1aJ = 10^-18

Képlete:
Δm = M_mag - [Z*M_p + (A - Z)*M_n] (negatív érték)
E = Δm*c²
(Ez a képlet Einsteintől származik.Azt fejezi ki, hogy a tömeg és az energia között szoros összefüggés van.)

Feladat:
Határozzuk meg a `He_2^4` atom kötési energiáját!
Adatok:
M_p = 1,6726*10^-27kg
M_n = 1,6749*10^-27kg
M = 6,6441*10^-27kg
c = 2,99789*10⁸m/s

5. Egy nukleonra jutó átlagos kötési energia:

Az atommag kötési energiája:
 E = E_nukleáris + E_Coulomb + E_Pauli

• E_nukleáris = a nukleonok közötti kölcsönhatásból származik
• E_Coulomb = a pozitív töltések taszításából származik
• E_Pauli = a protonok és a neutronok számának eltéréséből származik

Fajlagos kötési energia képlete:
 ε = E/A
 ε = epszilon

Feladat:
Ábrázoljuk a relatív kötési energiát a tömegszám függvényében!
Megoldás:

Az energiavölgynek nevezett görbét kapjuk.
Ez azt jelenti, hogy a túl kicsi tömegszámú elemek és a túl nagy tömegszámú elemek sem stabilak, vagyis átalakulásra hajlamosak. Ezen átalakulások során a kötési energia mélyül. Ennek megfelelően innen is és onnan is lejt a görbe. A görbe legalján lévő elem a természetben a legstabilabb elem. (⁵⁶Fe)

Feladat:
Nevezzük meg azokat a magfizikai folyamatokat, amelyek segítségével a kis és a nagy tömegszámú elemek stabilabbá válnak!
Megoldás:
A kis rendszámú atomok magfúzióval kerülhetnek stabilabb helyzetbe.
A nagy rendszámú atomok radioaktivitással és maghasadással stabilizálódhatnak.

Igaz-hamis állítások

NÉV: PONT:
Igaz-hamis állítások:

Ssz.	Állítás	Igaz	Hamis	?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.