KURZUS: Bevezetés a nukleáris technikába

MODUL: I. modul: Az atommag felépítése és jellemzői

2. lecke: Az atommagok töltése, perdülete, paritása és elektromágneses jellemzői

| Feldolgozandó:
Az atommagok töltése (Sükösd 1.2., 18-19. old.) Az atommagok perdülete és paritása (Sükösd 1.4., 23-24. old.) Az atommagok elektromágneses momentumai (Sükösd 1.5., 24-33. old.)
Tanulási célok:
A lecke anyagának feldolgozása után ismerni fogja:
hogyan lehet meghatározni az atommagok töltését. miből tevődik össze az atommagok teljes perdülete. mit értünk az atommagok paritása alatt. mi a kapcsolat az atommagok perdülete és mágneses dipólus-momentuma között. milyen gyakorlati alkalmazásai vannak a mag mágneses rezonancia módszernek.
A lecke anyagának rövid összefoglalása
Az atommagok töltése Ze, ahol Z az atommagban lévő protonok száma (rendszám), e pedig az elemi elektromos töltés. Az atomok által kibocsátott karakterisztikus röntgensugárzás frekvenciája függ a kibocsátó atom rendszámától, így az atommag töltésének meghatározása az atomok vonalas röntgenszínképe alapján lehetséges.
Az atommagot alkotó protonoknak és neutronoknak van saját perdületük, amely az elektronokhoz hasonlóan félegész (1/2 ℏ). A protonok és neutronok teljes perdülete, amely a pálya perdületük és a saját perdületük összege, mindig félegész.
Egy atommag teljes perdületét az egyes nukleonok (protonok és neutronok) perdületének vektori összege határozza meg. Ennek megfelelően a protonok és neutronok számától függően az atommag teljes perdülete lehet nulla, egész és félegész.
A kvantummechanika vezette be a paritás fogalmát. Ha egy kvantummechanikai rendszert, pl. egy atommagot leíró állapotfüggvény a tér tükrözésekor nem változik, akkor a paritása pozitív, ha viszont előjelet vált, akkor a paritása negatív. Az atommagok paritását atommag átalakulások vizsgálatával kísérletileg is meg lehet határozni.
Az atommagok kölcsönhatásba tudnak lépni az elektromos és mágneses mezővel is. Ebben a kölcsönhatásban a protonok is és a neutronok is részt vesznek. A neutronok elektromosan semleges részecskék ugyan, azonban rendelkeznek mágneses dipól-momentummal, amire a mágneses mező hatást gyakorol. A protonok elektromos töltésük és mágneses momentumuk révén mind az elektromos, mind a mágneses mezővel kölcsönhatásba tudnak lépni.

| Ellenőrző kérdések
1. Milyen részecskéktől származik az atommagok elektromos töltése?
| a) Protonoktól.
| b) Pozitronoktól.
| c) Elektronoktól.
| d) Neutrínóktól.
2. Miből határozható meg az atommagok elektromos töltése?
| a) Az atommag karakterisztikus röntgensugárzásának frekvenciájából.
| b) Az atom karakterisztikus röntgensugárzásának frekvenciájából.
| c) Az atommag gamma sugárzásának energiájából.
| d) Az atommag fékezési röntgensugárzásának színéből.
3. Milyen részecskéket nevezünk fermionoknak?
| a) A félegész spinű részecskéket.
| b) A fotonokat.
| c) E. Fermi olasz fizikus által felfedezett részecskéket.
| d) A fémionokat.
4. Mekkora a páros rendszámú és tömegszámú atommagok perdülete?
| a) Mindig 0.
| b) Egész (0, 1 ℏ, 2 ℏ, 3 ℏ, 4 ℏ...).
| c) Félegész (1/2 ℏ, 3/2 ℏ, 5/2 ℏ...).
| d) Negatív egész (-1 ℏ, -2 ℏ, -3 ℏ....).
5. Mi határozza meg az atommagok paritását?
| a) Az atommagban lévő protonok páros vagy páratlan száma.
| b) Az atommagot leíró állapotfüggvény tértükrözéssel szemben mutatott viselkedése.
| c) A tömegszám párossága vagy páratlansága.
| d) Az atommagot leíró állapotfüggvény viselkedése az atommagtól távol.