ПРЕДИСЛОВИЕ
Совсем еще недавно о массах атомов и энергиях связи ядер можно было прочитать лишь несколько параграфов в книгах по ядерной физике. ,В настоящее время быстрое развитие учения об атомном ядре позволило написать на эту тему уже целую книгу.
В первой части книги приведены основные определения и изучаемые величины, описаны методы их измерения, аппаратура, а также способы вычисления таблиц масс и энергий связи ядер. Приводятся сами цифровые таблицы масс атомов и энергий связи ядер и полные таблицы исходных экспериментальных данных, по которым были вычислены массы и энергии связи.
Вторая часть книги после краткого обзора основных моделей строения ядер содержит систематику масс и энергий связи ядер, позволившую подтвердить теории и расширить наши предтавле-ния о структуре ядер. Главы 8—11 написаны преимущественно на основе расширенных и дополненных оригинальных работ автора книги.
В заключение я считаю своим приятным долгом выразить благодарность зарубежным ученым И. Маттауху, А. Вапстра, А. Ниру и В. Джонсону за любезно представленные ими материалы до их публикации, что облегчило работу над данной книгой.
Выражаю глубокую благодарность О. В. Шалаевскому, Г. Ф. Драницыной и А. В. Кравцову, взявших на себя труд прочитать отдельные главы рукописи книги и сделавших существенные замечания.
В. А. Кравцов
ВВЕДЕНИЕ
Массы атомов изотопов, или, как теперь их называют, нуклидов, являются важнейшими величинами в физике атомных ядер. По массам нуклидов, полученным из опыта, применяя соотношение Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии, легко вычислить существенную энергетическую характеристику ядра — его полную энергию связи. Разность полных энергий связи соседних ядер равна энергии отделения нейтрона или протона. По величине энергии отделения нуклонов можно судить об энергии образования пар нейтронов и пар протонов — так называемой парной энергии. Сопоставление и систематика полных энергий связи, энергий отделения нуклонов, парных энергий и других величин, вычисленных из масс нуклидов, позволяет делать различные заключения о строении ядер.
С учетом капельной модели ядра удалось получить полуэмпирическую формулу Вейцзекера — Ферми для полных энергий связи ядер и масс нуклидов. Полуэмпирическая формула сначала удовлетворительно объясняла ход изменения энергий связи и масс, но точность измерения масс возрастала, и вскоре выявилось несоответствие теоретической формулы экспериментальным данным. Дальнейшее уточнение теории строения ядра привело к созданию Эльзассером, Гепперт-Майер и другими исследователями теории оболочечного строения ядра.
Оболочечную теорию ядра наряду с другими экспериментальными данными подтверждал и ход изменения энергий связи и энергий отделения нуклонов. Эта теория частично объяснила отклонение экспериментальных значений масс нуклидов от полуэмпирической формулы масс. Обнаружение по ядерным уровням отклонения формы ядра от сферической, т. е. установление существования деформированных ядер Бором и Моттельсоном, привело к необходимости связать деформацию ядра с его энергией. Было установлено существенное влияние изменения формы ядра от сферической к эллипсоидальной на парные энергии и меньшее влияние — на полные энергии связи. Отсюда совершенно ясно, что экспериментальные значения масс нуклидов и вычисленные по ним полные энергии связи, а также энергии отделения нуклонов и парные энергии представляют собой важный экспериментальный материал для установления структуры ядра.
Как известно, по разности масс нуклидов можно вычислить энергии ядерных реакций и распадов. Систематика масс нуклидов позволяет предсказывать энергии распадов еще не полученных искусственных радиоактивных нуклидов, а по ходу изменения масс можно вычислить энергии новых, еще не осуществленных ядерных реакций. Все это делает таблицы масс нуклидов полезным материалом для тех, кто занимается ядерными реакциями и распадами, а также помогает изучать и применять искусственные радиоактивные нуклиды.
Первые измерения масс нуклидов были произведены в 1920 г. Астоном на построенном им масс-спектроскопе, причем эти измерения он выполнял по усовершенствованному методу парабол Томеона.
Mace-спектроскопический метод измерения масс, в настоящее время существенно усовершенствованный применением метода дублетов, двойной фокусировки, а также применением осцилло-графического метода регистрации, является самым точным методом измерения масс нуклидов.
Массы нуклидов можно также определять измерением энергий ядерных реакций. После введения магнитного анализа продуктов реакции и стабилизации энергии первичного бомбардирующего пучка точность этого метода стала конкурировать с точностью масс-спектроскопического.
Энергии |3-распадов в настоящее время измеряют с такой же точностью, как и энергии ядерных реакций, так как стали применять источники с большой удельной активностью, а измерения выполнять магнитными спектрометрами с улучшенной фокусировкой. По энергии р-распадов определяют разности масс только созедних нуклидов.
Начиная с 1948 г. стали применять микроволновый метод измерения отношений масс. Однако точность этого метода пока невелика, измерений с его помощью выполнено немного, и поэтому существенного значения он не приобрел.
Используя все эти исходные экспериментальные методы, можно вычислить массы большинства нуклидов: как естественных, так и искусственных радиоактивных нуклидов, создаваемых человеком.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие Введение
Часть первая Определения, измерения и вычисления
Глава 1. Массы нуклидов, энергии связи ядер и единицы (опреде-
ления) ........................... 7
1. Массы нуклидов, энергии связи, энергии отделения нуклидов, парные энергии и атомные веса .............. 7
2. Исторический обзор единиц масс нуклидов ......... 12
3. Новая единица для масс нуклидов и химических атомных масс (весов) 120=12 ....................... 16
Глава 2. Методы измерения разностей масс и масс нуклидов ... 18
1. Mace-спектроскопические методы и аппаратура ....... 18
2. Измерения энергий ядерных реакций ............ 29-
3. Измерения энергий распадов ................ 33
4. Радиоспектроскопические измерения отношений масс нуклидов 35 Глава 3. Старые таблицы масс нуклидов ............ 37
Глава 4. Метод наименьших квадратов ............ 48
Глава 5. Новые таблицы масс нуклидов и энергий связи ядер и их
вычисление ........................ 58
Часть вторая Систематика масс и энергий связи ядер
Глава 6. Модели ядер.................... 179
1. Размеры ядер....................... 179
2. Капельная модель ядра.................. 182
3. Оболочечная модель ядра................. 184
4. Обобщенная модель ядра................. 188
Глава 7. Полуэмпирические формулы масс и энергий связи . . . 192
1. Старые полуэмпирические формулы............ 192
2. Новые полуэмпирические формулы с учетом влияния оболочек 195
3. Расстояние между энергетическими поверхностями..... 206
Глава 8. Энергетические поверхности ядер. Изобарные, изотопические и изонейтронные сечения.............. 216
1. Энергии связи на один нуклон............... 216
2. Энергетические поверхности ядер.............. 218
3. Изобарные сечения энергетических поверхностей...... 221
4. Изотопические и изонейтронные сечения.......... 224
5. Контроль экспериментальных данных по ходу сечений энергетических поверхностей................... 227
375
6. Анализ примеров..................... 235
7. Влияние строения ядер на ход изотопических и изонейтронных сечений........................... 236
Глава 9. Энергетические поверхности ядер. Сечения энергетических
поверхностей по ядрам с равным избытком нейтронов .... 242
1. Сечения N — Z = const................... 242
2. Прочность оболочек.................... 255
3. Деформация ядер..................... 261
4. Итоги изучения сечений /=const.............. 263
.Глава 10. Энергии отрыва частиц от ядра........... 265
1. Исторический обзор.................... 265
2. Общие закономерности в изменении энергий отрыва протонов
и нейтронов........................ 267
3. Влияние строения ядер на ход изменений энергий отрыва протонов и нейтронов...................... 286
4. Энергия отрыва а-частиц от ядер.............. 289
5. Итоги изучения энергий отрыва частиц от ядра....... 295
Глава 11. Парные энергии нуклонов.............. 297
1. Введение и история вопроса................ 297
2. Парные энергии и энергии остаточного (л, />)-взаимодействия, полученные из опыта................... 298
3. Изменения парных энергий................. 301
4. Влияние на парные энергии строения ядер......... 304
5. Изменения энергий остаточного («, />)-взаимодействия .... 310 'Глава 12. Заключение.................... 311
1. Таблицы ......................... 311
2. Строение ядер....................... 312
Приложение........................... 316
.Литература ........................... 363
Цена: 150руб.
