KURZUS: Bevezetés a nukleáris technikába

MODUL: I. modul: Az atommag felépítése és jellemzői

3. lecke: Az atommagok sugara, tömege és stabilitása

| Feldolgozandó:
Az atommagok sugara (Sükösd 1.1.3.: 14-18. old.) Az atommagok tömege, tömegspektrográfok (Sükösd 1.3.: 19-21. old.) Az atomi tömegegység (Sükösd 1.3.1., 21-22. old.) Tömeghiány, kötési energia (Sükösd 1.6.: 33-36. old.)
Tanulási célok:
A lecke anyagának feldolgozása után ismerni fogja:
az atommag "töltés" sugara és "nukleáris" sugara közötti különbséget. a tömeghiány és az atommagok kötési energiája közötti kapcsolatot. a tömegspektrográfok működését és az atomi tömegegység fogalmát.
A lecke anyagának rövid összefoglalása
Az atommagok sugarára a Rutherford kísérlet csak felső becslést tudott adni. Megállapította, hogy az atommagok sugara legalább tízezerszer kisebb, mint az atomok sugara. Későbbi kísérletekből kiderült, hogy az atommagok nem rendelkeznek éles határvonallal. Az atommag sugarán definíció szerint azt a sugarat értjük, amelynél a központi anyagsűrűség a felére csökken. Az elektronokkal végzett szóráskísérletekből az atommag "töltés" sugarára, a neutronokkal végzett szóráskísérletekből pedig a "nukleáris" sugarára következtethetünk. A kétféle sugár értéke eltérő lehet, mindazonáltal mindkét sugár az atommag tömegszámának köbgyökével arányos.
Az atommagok tömegének meghatározási módszerét tömegspektroszkópiának nevezzük. A tömeg-spektrográfok főbb egységei az ionforrás, a sebességszelektor, a szektor-mágnes és a detektor. Az atomok, illetve az atommagok tömegének nagy pontosságú meghatározását tömeg dublett módszerrel is végezhetjük.
Egy (A,Z) összetételű atommag tömege mindig kisebb, mint az őt alkotó protonok és neutronok együttes tömege. A Δ m különbséget tömegdefektusnak nevezik, ami szoros kapcsolatban van az atommag kötési energiájával. Az atommag kötési energiája azt az energiát jelenti, amit ahhoz kell befektetni, hogy az atommagot teljesen szétbontsuk alkotórészeire és azokat egymástól végtelen távolra vigyük.

| Ellenőrző kérdések
1. Mivel arányos az atommagok térfogata?
| a) A tömegszámmal.
| b) A rendszámmal.
| c) A tömegszám köbgyökével.
| d) A rendszám négyzetével.
2. Válassza ki a helytelen állítást az alábbiak közül!
| a) A tömegspektrográfokban azért van szükség az ionforrásra, mert az elektromos és a mágneses tér csak töltött részecskékre hat.
| b) A tömegspektrográfokban azért van szükség sebesség szelektorra, mert a részecskék tömegét csak a sebességük ismeretében tudjuk meghatározni.
| c) A tömegspektrográfokban változó nagyságú és irányú elektromos erőteret alkalmaznak.
| d) A tömegspektrográfokban az állandó nagyságú mágneses térben az azonos sebességű, de különböző tömegű részecskék eltérő sugarú köríven mozognak.
3. Mit nevezünk atomi tömegegységnek?
| a) A 12C atommag tömegének a 12-ed részét.
| b) Az 16O atommag tömegének a 16-od részét.
| c) A 12C atom tömegének a 12-ed részét.
| d) Az 16O atom tömegének a 16-od részét.
4. Mit nevezünk tömeghiánynak a magfizikában?
| a) A neutronok és a protonok tömegének a különbségét.
| b) Az atommag tömegének és az atommagot alkotó protonok és neutronok együttes tömegének a különbségét.
| c) Az izotópok tömegének a különbségét.
| d) Az atom és az atommag tömegének a különbségét.