Зовнішнє незалежне оцінювання - комплексне видання
Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ
КВАНТОВА ФІЗИКА. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ
3. АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО
3.2. БУДОВА АТОМНОГО ЯДРА
3.2.1. ВІДКРИТТЯ ПРОТОНА І НЕЙТРОНА
1919 р. Е. Резерфорд здійснив першу ядерну реакцію і відкрив протон (р):
+ 
+ 
p.
Протон — елементарна частинка з масою спокою, трохи більшою за 1 а. о. м. (1,67 ∙ 10-27 кг) та елементарним позитивним зарядом + е (1,6 ∙ 10-19 Кл).
1932 р. Д. Чедвік відкрив нейтрон (n):
+ 
n.
Нейтрон — елементарна частинка з масою спокою, трохи більшою за масу спокою протона, проте електричний заряд відсутній.
3.2.2. БУДОВА ЯДРА
Теорія будови ядра (Д. Іваненко, В. Гейзенберг та ін.). Ядро кожного атома складається тільки з протонів та нейтронів. Протони і нейтрони називають нуклонами.
✵ Кількість електронів у нейтральному атомі дорівнює кількості протонів у ядрі цього атома.
Для позначення ядра атома хімічного елемента перед символом елемента вгорі вказують нуклонне число, а внизу — протонне число (рис. 3.4).
Рис. 3.4
А — масове число атома (заокруглена до цілого відносна атомна маса), що дорівнює числу нуклонів у ядрі, — нуклонне число.
Z — число протонів у ядрі (порядковий номер елемента в періодичній системі хімічних елементів Менделєєва), — протонне число.
N =А — Z — число нейтронів у ядрі.
У ядрах деяких атомів протони і нейтрони можуть перетворюватися один в одного:
✵ при перетворенні протона в нейтрон випромінюються позитрон і нейтрино:
+ e+ + v;
✵ при перетворенні нейтрона в протон випромінюються електрон й антинейтрино:
+ e- + v;
✵ нейтрино та антинейтрино — нейтральні частинки з дуже малою масою.
✵ Протони і нейтрони в ядрі безперервно обмінюються частинками 
-мезонами (+, -, 0) — так звана обмінна взаємодія.
3.2.3. ЯДЕРНІ СИЛИ
У ядрі протони і нейтрони міцно зв'язані ядерними силами, які є проявом сильної взаємодії.
Властивості ядерних сил
✵ Мають малий радіус дії (приблизно розмір нуклона).
✵ Є лише силами притягання.
✵ Дуже потужні (на близьких відстанях у 100-1000 разів більші за сили кулонівського відштовхування).
✵ Однакові для будь-якої пари нуклонів (протон — нейтрон, протон — протон, нейтрон — нейтрон).
✵ Кожен нуклон взаємодіє тільки із невеликою кількістю нуклонів-сусідів.
3.2.4. ЕНЕРГІЯ ЗВ'ЯЗКУ ЯДРА. ДЕФЕКТ МАСИ
Енергія ядра:
Е = mядрас2
Енергія зв'язку ядра — це енергія, яка потрібна, щоб розщепити ядро на окремі нуклони, або енергія, яка виділиться при утворенні ядра з вільних нуклонів.
Енергія зв'язку ядра визначається за дефектом маси ядра:
Езв = ∆mядрас2, де [Езв] = Дж, [∆m] = кг.
Дефект маси ядра дорівнює різниці між сумою мас нуклонів у вільному стані й масою ядра:
∆mядра = Zmр + Nmn - mядра.
✵ Енергія зв'язку ядра найчастіше вимірюється в МеВ:
1 МеВ = 106 еВ = 106 ∙ 1,6 ∙ 10-19 Дж =1,6 ∙ 10-13 Дж.
Езв = ∆m ∙ 931,5
,
де [Езв] = МеВ, [∆m] = а. о. м.
Питома енергія зв'язку атомного ядра — це енергія, яка приходиться на один нуклон ядра:
Eпит = 
,
де Езв — енергія зв'язку ядра, А — кількість нуклонів у ядрі.