CẤU TẠO HẠT NHÂN, ĐỘ HỤT KHỐI HẠT NHÂN – PHẦN 1
I. CẤU TẠO HẠT NHÂN
1. Cấu tạo hạt nhân
* Nguyên tử có cấu tạo rỗng gồm một hạt nhân mang điện tích dương ở giữa và e chuyển động xung quanh
* Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ những hạt nhỏ gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn:
- Prôtôn kí hiệu là p mang điện tích nguyên tố dương.
- Nơtrôn kí hiêu là n không mang điện tích.
* Một nguyên tố có nguyên tử số Z thì:
- vỏ nguyên tử có Z electron
- hạt nhân có N nơtron và Z prôtôn
* Tổng số A = Z + N gọi là số khối
* Một nguyên tử hay hạt nhân của nguyên tố X kí hiệu là:

Ví dụ. Hạt nhân
có 11 proton và (23 – 11) = 12 notron
2. Đồng vị
Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtron N khác nhau nên số khối A cũng khác nhau.
Ví dụ. Hiđrô có 3 đồng vị : hiđrô thường
; đơteri
(hay
) và triti
(hay
).
3. Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh). Lực hạt nhân có tác dụng liên kết các nuclôn với nhau
Đặc điểm:
* Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích các nuclôn.
* Lực hạt nhân là một loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân, có cường độ rất lớn, còn gọi là lực tương tác mạnh.
* Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (khoảng 10-15m).
II. KHỐI LƯỢNG HẠT NHÂN
1. Đơn vị khối lượng hạt nhân
Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử. Kí hiệu là u. Theo định nghĩa, u có trị số bằng
khối lượng của đồng vị cacbon


(gam) ≈ 1,66.10-27 kg
♥ Chú ý: Khối lượng của các nuclon tính theo đơn vị u thường dùng mP = 1,0073u và mN = 1,0087u
2. Khối lượng và năng lượng hạt nhân
Theo Anh-xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2 theo biểu thức: E = mc2
c là tốc độ ánh sáng trong chân không có giá trị c = 3.108m/s.
Khi đó 1uc2 = 931,5 MeV → 1u = 931,5 MeV/c2
MeV/c2 được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân.
♥ Chú ý:
1. Một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với


Trong đó m0: khối lượng nghỉ và m là khối lượng động.
2. Năng lượng toàn phần:
; Trong đó: E0 = m0c2 gọi là năng lượng nghỉ.
3. E – E0 = (m – m0)c2 chính là động năng của vật.
III. ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN
1. Độ hụt khối
* Xét một hạt nhân
có Z proton và N notron, khi các nuclon chưa liên kết để tạo thành hạt nhân thì khối lượng của hạt nhân chính là khối lượng của các nuclon, có giá trị m0 = Z.mP + N.mN
* Sau khi các nuclon liên kết thì hạt nhân có khối lượng là mX, thực nghiệm chứng tỏ m < m0.
Đại lượng Δm = m0 – m, được gọi là độ hụt khối hạt nhân.
Từ đó ta có:

Ví du: Tính độ hụt khối của hạt nhân
có khối lượng mHe= 4,0015u.
Hướng dẫn giải :
Hạt nhân
có 2 proton và 2 nơtron.
Khi đó m0 = Z.mP + N.mn = 2.mP + 2.mn = 2.1,0073 + 2.1,0087 = 4,049527u
Độ hụt khối Δm = m0 – m = 4,049527 – 4,0015 = 0,048027u
2. Năng lượng liên kết hạt nhân
a) Năng lượng liên kết hạt nhân
Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng E0 = [ZmP + (A – Z)mn]c2
Còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = mc2 < E0. Vì năng lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng ΔE = E0 – E = Δm.c2 tỏa ra khi hệ các nuclôn tạo nên hạt nhân.
Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó