V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
RNDr. Pro pochopení různých dějů atomovými jádry třeba vytvořit určité aspoň přibližné představy
o jádrech jejich vnitřním uspořádání. E.htm (51 58) [15. Modely atomových jader jsou určitá schématická znázornění, fiktivní konstrukce
a analogie, které menším větším úspěchem vysvětlují určité vlastnosti nebo procesy lehkých těžkých
atomových jader.10. Je
založen představě, nukleony pohybují celkovém poli jádra (vytvářeném všemi nukleony) určitých
energetických sférách slupkách, analogicky jako elektrony atomovém obalu podle Bohrova modelu obr. Magnetický moment vyjádřen násobcích tzv.9
vpravo.
■ Statistický model
- uvažuje atomové jádro celkovým počtem nukleonů jako plyn složený protonů neutronů, uzavřený kouli s
poloměrem úměrným N1/3. stacionární stavy jádra jsou charakterizovány kvantovými čísly hlavním kvantovým číslem orbitálním
kvantovým číslem magnetickým kvantovým číslem ml, jejichž význam analogický jako atomových elektronů.
■ Slupkový model jádra
- nejdůležitějším modelem atomového jádra, který nejvýstižněji zachycuje specifické vlastnosti atomových jader. Weizsäkerova formule pro hmotnost celkovou energii atomových jader, obsahující korekční
členy pro sudý lichý počet protonů neutronů. Prvním stupněm interakce pohlcení nalétající částice terčovým
jádrem čímž vznikne složené jádro N*. tuto analogii jádra kapkou poukazují především dvě experimentálně zjištěné skutečnosti:
1. Vazbová energie připadající jeden nukleon téměř konstantní (aspoň pro středně těžká jádra), neboli celková
vazbová energie úměrná počtu nukleonů jádře podobně jako energie potřebná úplné vypaření kapky je
úměrná počtu molekul kapce.Fermi ukázal, takový soubor fermionů lze považovat "degenerovaný plyn", němž
rozdělení hybností energií nukleonů bude řídit Fermiho-Diracovou statistikou; pomocí lze předpovídat
pravděpodobnosti jevů, při nichž nukleony získají dostatečné hybnosti energie překonání jaderných vazbových
sil. Nalétající částice složeném jádře krátkou střední volnou dráhu, takže
rychle předá svou energii ostatním částicím. Tento model přitom nezabývá vnitřním uspořádáním nukleonů jádře. Koeficient "stěsnání" nepatrný, neboli hustota jaderné hmoty téměř nezávislá počtu nukleonů jádře -
podobně jako hustota kapaliny nezávislá velikosti kapky poloměr kapky úměrný třetí odmocnině počtu
molekul kapce.
Kapkový model slouží především pro analýzu hmotností vazbových energií jader; jeho základě byla
zkonstruována tzv.1. Breit-Wignerův vztah) mezi účinným průřezem reakce a
šířkou hladiny složeného jádra, níž částice emitována. tím vyjádřena experimentální skutečnost, zkoumané
reakce typu X(a,b)Y mohou probíhat rezonančně, měníme-li spojitě energii nalétající částice; křivky závislosti např. Pokud některá těchto částic označíme získá dostatečně velkou
energii, druhém stupni interakce složeným jádrem emitována (říkáme virtuální hladiny jádra), přičemž
vznikne výsledné jádro Obě etapy takové interakce reakce dají zapsat schématem nebo
zkráceně X(a,b)Y; deexcitace složeného jádra však může proběhnout tak, vázané hladiny vysláno kvantum γ:
N*→Y Důležitým předpokladem zde vzájemná nezávislost prvního druhého stupně interakce: způsob
("kanál") rozpadu složeného jádra závisí pouze vlastnostech složeného jádra nikoliv pochodu jeho vytvoření. Zde jen stručně zmíníme o
někerých častěji používaných modelech:
■ Kapkový model jádra
- podle tohoto modelu jádro představujeme jako "kapku nestlačitelné kapaliny", jejímiž "molekulami" jsou
nukleony.
reakcí X(p,γ)Y energii urychlených protonů vykazují ostře vyjádřená rezonanční maxima (zvláště lehkých prvků),
podobná rezonančním křivkám elektrických obvodů RLC.cz/JadRadFyzika. V
rámci modelu složeného jádra pak najít vztah (tzv.
2.
■ Model složeného jádra
- slouží pro modelování jaderných reakcí.
Atomová jádra vykazují jednak "mechanický" moment hybnosti označovaný jako spin (skládá vlastních spinů
nukleonů jejich orbitálního pohybu), magnetický moment též elektrický kvadrupólový moment
(charakterizující míru deformace jádra kulového tvaru). Předpokládá zde, atomové jádro souborem nukleonů, které
vzájemně nalétající částicí silně interagují.1. Moment hybnosti zde kvantován násobcích podle
stejných pravidel jako atomovém obalu.2008 12:13:17]
. Existuje několik modelů, nichž každý zpravidla dobře vysvětluje jen některé konkrétní jaderné
procesy, pro něž byl vytvořen (výjimku tvoří slupkový model, který obecnější). jaderného magnetonu
http://astronuklfyzika. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
Vzhledem své velikosti ≈10-13cm kvantový charakter jsou atomová jádra zcela mimo možnosti jakéhokoli
přímého pozorování
