第24章核物理与粒子物理

第24章核物理与粒子物理﹡

思考题

24-1 原子核的体积与质量数之间有何关系，该关系说明了什么？答：原子核的体积与质量数的关系为

33044

ππ33

V R R A A =

≈∝ 上式表明，每个核子所占的体积近似地为一常数．

24-2 为什么各种核的密度都大致相等？

答：根据 -273173134

-153

(1.6610)kg/m 2310kg/m ππ(1.210)

.R A ρ?==≈??，可知各种原子

核的密度是相同的，其数值相当大，13

cm 的质量可达2.3亿吨．

24-3 为什么核的由核子间强相互作用决定的结合能和核子数成正比？

答：核的结合能和其中核子数成正比就是说核的平均结合能大致相等．这一事实是强力的短程性的直接后果．由于一个核子只和与它紧靠的其他核子有相互作用，而在A>20时核内和一个核紧靠的粒子数也基本不变了，所以每一个粒子的结合能也就基本不变了．这就导致了核的结合能和其中的核子数成正比的结果．

24-4 γβα、、三种放射线的本质是什么？与物质作用效果有何区别？

答：α射线是α粒子流、β射线是电子流、γ射线是光子流．在这三种射线中，α射线的电离作用大，贯穿本领小；γ射线的电离作用小，贯穿本领大；β射线的电离作用和贯穿本领均介于α射线和γ射线之间．

24-5 同位素的原子核组成上有什么相同点与不同点？放射性同位素有哪些方面的应用？

答：同位素具有相同的质子数和不同的中子数，如碳的同位素有86C ，96C ，…126C ，13

6C ，146

C ，…206C 等，这导致物理性质的不同．它们均满足：质量数=质子数+重子数．放射性同

位素一是应用它的射线（其中γ射线在物理、生物、医学等学科已经得到广泛地应用）；二是应用它作为示踪原子．

24-6 什么是半衰期，其长短由什么决定？如何计算衰变后剩余的原子核数？

答：半衰期12/T 是放射性核素衰变其原有核数的一半所需的时间．半衰期只由元素的性质决定，与元素所处物理化学状态无关．

设0t =时的原子核数目为0N ，放射性核素的衰变规律为0t N N e λ-=．除了半衰期，还可用原子核的平均寿命τ来描述其衰变的快慢．对于大量同种放射性原子核，其中有些原子核衰变得早，有些原子核衰变得晚，各个核的寿命不一样，但对于某一核素而言，平均寿命只有一个．

0011

(-d )d d t t N t N t te t N N λτλλ∞

∞

==??

121144ln2

//T .T λ=

≈

它等于半衰期12/T 的1.44倍，把上式代入到0t N N e λ-=中可得

10037N N e %N -=≈

即经过平均寿命后，剩下的核素数目约为原来的37%．

24-7 原子弹与核反应堆有什么本质的不同?

答：利用裂变能的装置可分为两类：原子弹和核反应堆．原子弹是不可控的快中子链式反应爆炸装置；核反应堆是可控的热中子链式反应堆．

24-8 指出中子和反中子分别是由哪些夸克构成的？

答：中子由2个d 夸克和1个u 夸克组成，反中子由2个反d 夸克和1个反u 夸克组成．

习题

24-1 碳核的半径约为15

310-? m ，其质量为12 u .求该原子核的平均密度，这一密度是

的水的密度的多少倍？

分析假设原子核的质量近似均匀分布，这就很容易算出质量密度. 解； 27

1u =16610

kg .-?

-273173

3-153

443312 1.6610kg/m 17610kg/m ππ(310)

m .R ρ??==≈?? 17

1417610176101000

..ρρ?==?水

可见原子核的密度非常大.

24-2 已知42He 的原子质量为4.002603 u ，试计算α粒子的结合能和比结合能. 分析：原子核的质量一般都要小于构成它的核子总质量. 因此，核子结合成原子核将有能量释放出来，这就是结合能. 平均每个核子分摊到得结合能为比结合能. 可以通过计算核子结合成原子核时的质量亏损来确定相应的结合能.

解： 42He 核由2个质子和2个中子构成，其质量亏损为

()(21007825210086654002603)u=0.030377u

H n X m ZM A Z m M ...?=+--=?+?-21u =931.4943MeV/c

α粒子的结合能为

20.0303779314943MeV 28296MeV b E mc ..=?=?=

比结合能

28296

MeV 7074MeV 4

b E ..A ε=

=≈ 24-3 已知157N 、158O 和16

8O 的原子质量分别为15.0001 u 、15.0030 u 和15.9949u ，试计

算这些原子核的结合能和比结合能.

解：每种原子核的结合能为

()H n X m ZM A Z m M ?=+--

将各种原子数据代入可得

7158168

N: 0.123995 u 115.501MeV 7.70004 MeV O: 0.120255 u 112.017MeV 7.46779 MeV O: 0.13702 u 127.633MeV 7.97708 MeV

b b b m ,E ,m ,E ,m ,E ,εεε?===?===?=== 24-4 完成以下反应方程式

11916198(1) H+F O+?→； 3030

1514(2) P Si+?→； 3532417162(3) Cl+?S+He →

分析：反应前后质量数应该相等，电荷数应该相等，以此来写出反应式

解： 1191641982(1) H+F O+He →； 30

15141(2) P Si+e →； 351324

171162(3) Cl+H S+He →

24-5 向一人静脉注射含有放射性24Na 而活度为300 k Bq 的食盐水.10 h 后他的血液每

2cm 的活度是30Bq .求此人全身血液的总体积，已知24Na 的半衰期为14.97 h .

分析：本题需求解的是放射性活度A N λ=，处以每立方厘米的活度，即可得到全身血液的总体积.

解：由 -t

10V =e

A A λ 可得 0.693

3--t 33014.97130010V=e e 62910cm 629L 30

A ..A λ??==?=

24-6 一块岩石样品中含有0.3g 的238

U 和0.12g 的206Pb .假设这些铅全来自238U 的衰

变，试求这块岩石的地质年龄.

分析：由于从

238

U 到206Pb 的中间衰变产物的半衰期都比238U 半衰期小得多，而206Pb

是稳定的，所以可以忽略中间产物的质量而认为目前

238

U 和206Pb 两种核的总数就等于最初

238

U 核的数目

解： 2323

U,o

U Pb 036021001260210238206

....N N N ????=+=+

202021759103511011110...=?+?=?

由 U U,o e t N N λ-= 可得

921U,o 9

44610 1.1110ln

ln 24910a 06937.5910

N .t .N .λ

??=

==?? 24-7 指出下列每一个反应都破坏了哪些守恒定律？

⑴ p n +?→?-

π ； ⑵ -

+?→?e p n ； ⑶ γ+?→?p n ； ⑷ +

+?→?+e n p μν ；⑸ K p p p n ++??→++ ；⑹ 0Λ+?→?+-n p K . 解：（1）能量守恒定律、（2）角动量守恒定律，轻子数守恒定律、（3）电荷守恒定律（4）轻子数守恒、（5）奇异数守恒、（6）重子数守恒

能源类专业全解析(六大类)

能源类专业全解析（六大类）我国是世界第二大能源生产国和第二能源消费国，是世界上唯一以煤炭为基本能源的大国。我国一方面依赖于煤炭、石油、天然气等传统能源，另一方面也在积极发展水电、风能、太阳能、生物质能等可再生能源，不断提高清洁能源在中国一次能源消费中的比重。新能源的发展成为我国优化能源结构的另一个突破口。新能源是一个很笼统的说法，新能源的种类包括核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等，还会有陆续的新能源被发现，不同专业对应不同的种类，像太阳能是光电工程（光伏发电）。一、油气勘探 2009年中石化首次进入世界500强行列前10强，排名第9位；中石油首次进入前20位，名列第13位；中国海油由去年的第409位跃升至第318位。中国石油企业已成为全球大公司阵营和世界石油工业中一支不可忽视的重要力量。而这仅仅是中国石油工业从落后走向强大的一个缩影。中华英才网上所发布的职位显示出，油气勘测类专业技术人才的需求占据我国职业需求的前5名，尤其是地质工程师和钻井工程师有明显的人力资源匮乏的现象。 1、煤及煤层气工程专业与油气勘探相关的专业很多，如采矿工程、石油工程、矿物加工工程、勘查技术与工程、资源勘查工程等。这些专业都是比较传统的专业，在这里我要介绍的是一个新兴专业——煤及煤层气工程。说到煤、石油、天然气这些能源大家都比较熟悉了，可是要说到煤层气呢，好像这个词大家比较陌生。其实，我国的一次性能源70%来自煤炭，可发生的矿难中有很大一部分也是由于煤层气爆炸引起的。煤层气到底是什么呢？煤层气俗称瓦斯，是一种藏于煤层当中的天然气，主要成分是甲烷，它在燃烧时，与氧气混合到一定比例就会引发爆炸。这个专业有两个方向，一个方向就是地面开采，地面开采没有危险性，跟常规的天然气开采有点类似，就是在地面打一个井下去，然后抽出煤层气。还有一个方向是井下抽产。在没有开采煤炭之前，我们把煤中的瓦斯，或者说把煤层气抽采出来，减少煤矿的安全事故。煤及煤层气工程专业是一个新兴的专业，也是一个国家急需要面临着一个能源危机的专业，增加新能源的一个专业。它以煤层气勘探与开发工程、煤综

粒子物理与原子物理排名

070202 粒子物理与原子核物理核技术及应用是一门综合性学科，研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探信息处理, 广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。核技术的发展已为人类提供了多种类型的辐射源和辐射探种辐射谱仪、各种核医学和工业景象系统、各种核测控系统和各种物质改性和遗传变异技术、对社会、经济作用。学生应具有扎实的数学、物理、电工、电子和计算机技术基础，掌握有关专业知识。熟练掌握一门外事核技术科学研究工作或独立担负技术开发工作的能力，在本学科的某一方面有较好的研究成果或实用的开排名学校名称等级 1 北京大学A+ 2 中国科学技术大学 A 3 清华大学 A 4 兰州大学 A 5 复旦大学A 北京大学：http:https://www.360docs.net/doc/978276506.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=15 中国科学技术大学：http:https://www.360docs.net/doc/978276506.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6430 兰州大学：http:https://www.360docs.net/doc/978276506.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=22507 复旦大学：http:https://www.360docs.net/doc/978276506.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6507 有该专业的部分院校分数一览（A+、A、B+、B各选部分代表院校）。 2008年录取分数线：

北京大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--物理系-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--材料科学与工程系/低能核物理研究所-- 粒子物理与原子核物理南开大学--物理科学学院-- 粒子物理与原子核物理中国工程物理研究院--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理中国原子能科学研究所--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理山西大学--数学科学学院-- 粒子物理与原子核物理山西师范大学--物理与信息工程学院-- 粒子物理与原子核物理沈阳师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理辽宁师范大学--物理与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理吉林大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理东北师范大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理长春理工大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理哈尔滨工业大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中国科学技术大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理复旦大学--现代物理所-- 粒子物理与原子核物理武汉大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理兰州大学--核科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理山东大学--物理与微电子学院-- 粒子物理与原子核物理广西大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理福建师范大学--物理与光电信息科技学院-- 粒子物理与原子核物理华中师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理湖北大学--物理学与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理浙江大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中山大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理郑州大学--物理工程学院-- 粒子物理与原子核物理河南大学--物理与电子学院-- 粒子物理与原子核物理四川大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理

原子核物理知识点归纳

原子核物理重点知识点第一章原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。（P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。（P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。（P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。（P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。（P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5）核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常核力半径＞电荷半径单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8）结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处，势垒最高，称为库仑势垒高度。

核能专业概论4分解

幻灯片1 原子核物理基础幻灯片2 现代原子结构原子核中子

幻灯片3 原子究竟小到什么程度？举例可以说明：一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度。原子虽小，但里面十分空旷，如果我们将原子放大成直径上百米的足球场，在其中央有一颗称为原子核的小米粒，其直径不到原子直径的万分之一。而它的质量却占整个原子质量的99.94%以上。原子核内含有更小的粒子—质子和中子，统称为核子。原子核外部是围绕原子核不断旋转的一些粒子—电子（用e 表示）。幻灯片4 除了最简单的氢原子核内只有一个质子之外，其余元素的原子核都由多个质子和中子组成的。科学家将元素原子核内的质子数定义为元素的原子序数。电子的数量同质子一样多，且围绕原子核旋转。幻灯片5 中子顾名思义是中性的，它不带电荷，而质子是带正电荷的粒子，电子是带负电荷的粒子。一个质子和一个电子的电量相同，但两者的质量相差甚远，而质子和中子的质量很相近，分别为电子质量的1839和1837倍。原子的组成中子：不带电，质量为1； + + + 质子电子 (电子云) 电子 (电子云)

质子：带正电，质量为1；电子：带负电，质量为中子的1/1837。中子和质子组成原子核，因此统称为核子。质子数量等于原子序数，中子数等于原子的质量数减原子序数。同一种元素的质子数相同。幻灯片6 同位素 "同位"意思是在元素周期表中只占有一个位置,占同一个位置. 人们把原子里具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的不同种原子互称为同位素.很多种元素的原子都有同位素. 同位素中有的会放出射线，因此称放射性同位素或放射性核素，其余叫做稳定同位素。稳定同位素、放射性同位素有数千种，大多数同位素都是稳定同位素，并呈混合物状态出现在元素中。幻灯片7 同位素 2D 3D 氕氘氚同一个元素家族，带有不同的中子数，就是同位素。同位素具有相同的化学特性，但可能有不同的物理特性同位素中有的会放出射线，称为放射性同位素或放射性核素，其余叫做稳定同位素 2H 3H 1H 氢原子家族

粒子物理与原子核物理专业硕士研究生培养方案

粒子物理与原子核物理专业硕士研究生培养方案（学科专业代码：070202授予理学硕士学位）一、学科专业简介粒子物理与原子核物理专业包含如下研究方向：粒子物理、相对论重离子碰撞物理、夸克物质物理、相对论重离子碰撞实验、高能碰撞唯象学，以及高能核天体物理。本专业方向是以国内及国际大型加速器及宇宙线实验为依托，在粒子物理方向，从理论和实验两方面研究物质的最基本构成、性质、相互作用及其规律；在原子核物理方向，研究内容包括GeV至TeV能区的重离子碰撞，在理论上涉及高能重离子碰撞动力学及形成夸克物质的机理，粒子碰撞与粒子产生物理模型，夸克物质信号的预言；实验研究包括高能核－核碰撞的实验数据处理；高能核－核碰撞实验计算机模拟与物理分析；粒子探测新技术与数据获取技术研发，核电子学以及新型探测器的研发和研制，探测器软件研发及网格计算技术在实验模拟及数据分析中的应用等；目标是探寻夸克物质信号，检验格点量子色动力学（QCD）的预言，研究TeV能区的新物理。该专业方向

有长期的理论和实验研究基础，师资力量雄厚，有良好的国际国内合作环境，“粒子物理研究所”、“湖北省高能物理重点实验室”及批准建设的“夸克与轻子物理教育部重点实验室”提供了科学研究环境的有效保障。二、培养目标掌握坚实的粒子物理与原子核物理基础和系统的专门知识，熟悉粒子物理与原子核物理专业有关方向的国内外研究历史、现状和发展方向，掌握一门外语，具有从事科学研究、高等学校教学工作或独立担负有关专门技术工作能力，成为德智体全面发展，适应社会主义现代化需要的高层次人才。三、研究方向简介序号研究方向名称简介 1 粒子物理从理论和实验上研究物质的最基本构成、性质、相互作用及其规律 2 夸克物质物夸克物质的硬探针信号、夸克

核反应堆物理分析名词解释及重要概念整理

第一章—核反应堆的核物理基础直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。 111001 100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率，或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。宏观截面：表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。第二章—中子慢化和慢化能谱慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。慢化密度：在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子， E c 称为分界能或缝合能。第三章—中子扩散理论中子角密度：在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内，运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。第四章—均匀反应堆的临界理论反射层的作用： 1. 减少芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节省一部分燃料；

核物理基础

第一章核物理基础第一节基本概念一、原子结构原子是构成物体的微小单位，其大小为10－10m数量级，原子的中心是带正电的原子核，其大小是原子的万分之一，为10－14m数量级；核的周围是带负电的电子在绕核运动，每个电子所带电荷量为e＝1.60219×10－19C。原子核由不同数目的质子和中子组成，质子带正电荷e，中子不带电，质子和中子统称为核子。原子序数：任何原子的核外电子数，统称为原子的原子序数。由于原子是电中性，核内质子数必然等于核外电子数，因此原子序数同时表示了核外电子数、核内质子数和核电荷数。核素：具有确定质子数和中子数的原子总体称为核素。目前已知的核素有2000多种。元素：具有相同原子序数（质子数）的原子总体称为元素。到目前为止，天然和人工合成的元素有109种，组成元素周期表。同位素：质子数相同而中子数不同的核素，在元素周期表中处于同一位置，故互称同位素。原子的符号表示：A Z X，X是元素符号，Z是原子序数，A是原子的质量数（原子量），也是原子核内的核子数。例：1 1H、2 1 H、3 1 H、226 88 Ra、99 43 Tc 量子力学揭示：核外电子的运动状态由主量子数n，轨道角动量量子数l，轨道方向量子数m l 和自旋量子数m s决定。根据泡利不相容原理，在原子中不能有两个电子处于同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。在一个原子中具有相同n量子数的电子构成一个壳层，n＝1、2、3、4、5、6、7的各层分别被称为K、L、M、N、O、P、Q层；在一个壳层内，具有相同l量子数的电子构成一个次壳层，l＝0、1、2、3、4、5、6的各次壳层分别用符号s、p、d、f、g、h、i 表示。二、原子、原子核能级电子在原子核的库仑场中所具有的势能主要由主量子数n和轨道角动量量子数l决定，并随n、l的增大而升高。零势能规定：习惯上规定当电子与核相距无穷远时，电子所具有的势能为零。因此，当电子填充核外某一个壳层时，其势能为负值。基态：电子填充壳层时按照从低能到高能的顺序进行，以保证原子处于最低能量状态。由于内层电子对外层电子具有屏蔽效应，所以实际电子填充壳层时，会出现能级交错，而不是按壳层顺序逐个填充。结合能：当一个自由电子填充壳层时，会以发射一个光子的形式释放能量，能量的大小等于壳层能级能量的绝对值，这些能量称为相应壳层的结合能。结合能随n、l的增大而减小，对于同一个能级，结合能随原子序数增大而增加。激发态：当电子获得能量，从低能级跃迁到高能级而使低能级出现空位时，称原子处于激发态。辐射称为特征辐射：处于激发态的原子很不稳定，高能级的电子会自发跃迁到低能级空位上，从而使原子回到基态。两能级能量的差值一种可能是以电磁辐射的形式发出，这种辐射称为特征辐射，当特征辐射的能量足够高，进入X射线能量范围时，又称为特征X射线；另一种可能是传递给外层电子，使之脱离原子束缚成为自由电子，这种电子称为俄歇电子，它的能量等于相应跃迁的X 射线能量减去该电子的结合能。 K系特征辐射：如果空位出现在K层，L和M及更外层的电子就会跃迁到K层，同时产生K 系特征辐射。类似，有L系特征辐射、M系特征辐射等。

(完整版)原子核物理专业词汇中英文对照表

核物理与粒子物理导论教学大纲

《核物理和粒子物理导论》课程教学大纲一、课程基本信息 1、课程代码：PH337 2、课程名称（中文）：核物理与粒子物理导论课程名称（英文）：An Introduction to Nuclear and Particle Physics 3、学时/学分：48/3 4、先修课程：基础力学、电磁学、高等数学、数学物理方法、原子物理学 5、面向对象：物理系三年级或同等基础各专业学生 6、开课院（系）、教研室：物理与天文系粒子与核物理研究所 7、教材、教学参考书：教材：低能及中高能原子核物理学，程檀生钟毓澍编著，北京大学出版社，1997。参考书： a.Das and T. Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics (2nd Edition), (World Scientific, New Jersey, 2003) b.Particle Physics, by Nai-Sen Zhang (Science Press, 1986) (《粒子物理学》，章乃森著，科学出版社，1986) 二、课程性质和任务本课程教学目的是使学生掌握核物理与粒子物理的基本概念，了解核物理与粒子物理的一些最新发展动向。本课程属专业选修课程，适用物理系三年级或以上各专业学生。在整个课程讲解之中，强调基本的物理概念，并将随时插入目前国际上相关领域的研究进展和前沿问题，以使学生通过本课程的学习，对核物理与粒子物理相关的研究领域现状有一个了解。三、教学内容和基本要求第一章：概述 1）物质的结构层次 2）核物理与粒子物理的发展简史 3）自然单位第二章：原子核的基本性质 1）综述

核科学基础知识

核科学基础知识概述核科学是研究原子核的结构、特性和相互作用的科学。普通物质的质量几乎全部都集中在原子核。了解核物质在常态和极端状态下的表现非常不易。极端状态存在于早期的宇宙中、存在于当今星球的内核，也可在实验室中通过原子核的相互碰撞实现。核子科学家藉由测量静止时和碰撞状态下核子的性能、形状和衰退来进行研究。他们要解决的问题有：核子为什么停留在核心中？质子与中子有哪些可能的组合方式？当核被挤压的时候什么发生？地球上的核子起源于何外？核子科学家使用以下方法进行理论和实验研究：高能粒子加速器、创新的检测仪器和最前沿的计算设备。原子在20 世纪早期，已经有极具说服力的证据表明物质可以由原子理论加以描述，也就是说，物质是由一些种类不多的、我们称为原子的建筑模块组成。这一理论为当时已知的化学反应提供了一致的、统一的解释。然而，这个原子理论无法解释一些神秘现象。1896 年，A.H.Becquerel （贝克勒尔）发现了具有穿透力的放射线。在1897 年，J.J.Thomson （汤姆逊）指出电子带有负电荷，并且来自于普通物质之中。物质要呈电中性，必定在某处有正电荷潜藏。那么正电荷究竟在哪里，被什么携带呢？ 1911 年出现了一次里程碑的突破。当时，Ernest Rutherford （卢瑟福）和他的同事想要通过实验找到一束阿尔法粒子（氦核）的穿过薄的金箔后的散射角度。原子的模型在Rutherford 模型中，原子中心的点是原子核。核的大小被扩大以使在图像中可以看到。 Rutherford 实验的预期结果本来是什么？它取决于原子的组织结构。当时流行的Thomson 模型（或称为”葡萄干—布丁”原子）认为带负电荷的电子（葡萄干）与四处填满的、带正电荷的质子（布丁）混合在一起。这个模型能够解释海量物质的电中性，而且能够解释电荷的流动。按照这一模型，一个阿尔法粒子发生散射时，散射角几乎不可能大于零点几度，而绝大部分几乎不会发生散射。

原子核物理学发展史

目录摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 序言 (2) 1.伦琴和X射线的发现 (3) 1.1偶然的发现 (3) 1.2机遇是留给有准备的人 (3) 2.贝克勒尔发现放射性 (3) 2.1贝克勒尔发现铀盐辐射 (4) 3.居里夫人和镭的发现 (4) 3.1钋的发现 (4) 3.2不知疲倦的科学家 (5) 3.3生活的不幸成为研究的动力 (6) 4.卢瑟福和α射线的研究 (6) 4.1卢瑟福发现α射线 (7) 4.2卢瑟福提出有核原子模型 (8) 5.总结 (9) 参考文献 (10) 致谢 (11)

摘要：在21世纪，原子核物理学已经在人类生活，军事上都得到了广泛应用，但有多少人知道其发现的历程呢！在以牛顿理论系统建立的经典力学的大厦笼罩下，原子核物理学又是经过多少科学家的反复推导和验证诞生的呢！或许岁月的长河会掩盖住过往的尘沙，但它无法遮挡住那如黄金般闪耀的历程！在本文中我们将通过文献研究法和调查法，跟寻科学家的脚步，来重新认知原子核物理的发展的历程。并且着重通过对卢瑟福对α射线的研究，尤其是α粒子的大角度散射实验，来亲自感受原子核发现的经过。最后讨论原子和物理的发现和发展给人类带来的好处和坏处，正确的对待科学，应用科学，使我们的家园变得更美好。关键字：X射线放射性α射线 Abstract：In the 21st century, nuclear physics has been in the human life, the military has been widely used, but how many people know that their findings of course! In Newton's theory of classical mechanics system set up for our shadowat, omic nucleus physics and after how many scientists of derivation and validation is born again and again! The long river of years may obscure past dust, but it cannot block the shine like gold of course! In this article, we will through the literature research and survey method and steps of scientists, to the cognitive development of nuclear physics. And emphatically based on the research of the rutherford to alpha rays, especially of alpha particles, large Angle scattering experiment, after found to experience personally the nucleus. Finally discussed the discovery and development of atoms and physical brings to the human, the advantages and disadvantages of the correct treatment of science, applied science, make our home more beautiful. Keywords:X ray radioactive alpha

第十七章--原子核物理和粒子物理简介

习题十七 17-1 按照原子核的质子一中子模型，组成原子核X A Z 的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？答：组成原子核X A Z 的质子数是Z ，中子数是Z A -．核内共有A 个核子．原子核的质量数是A ，核电荷数是Z ． 17-2 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R 与质量数A 的关系为3 10A R R =，说明原子核的体积与质量数A 成正比关系．这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数．即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A 的平方成正比，而不是与A 成正比． 17-3 什么叫原子核的质量亏损？如果原子核X A Z 的质量亏损是m ?，其平均结合能是多少？解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损．设原子核的质量为x M ，原子核X A Z 的质量亏损为:x n p M m Z A Zm m --+=?])([ 平均结合能为 A mc A E E 2 0ΔΔ== 17-4 已知 Th 232 90 的原子质量为u 232.03821，计算其原子核的平均结合能. 解：结合能为MeV 5.931])([ΔH ?--+=M m Z A Zm E n Th 23290 原子u M 03821.232=,90=Z ,232=A ,氢原子质量u m 007825.1H =， u m n 008665.1= MeV 1.766.56MeV 5.931]03821.232008665.1)90232(007825.190[Δ=?-?-+?=∴E ∴平均结合能为 MeV 614.7232 56 .1766Δ0=== A E E 17-5什么叫核磁矩？什么叫核磁子（N μ）？核磁子N μ和玻尔磁子 B μ有何相似之处？有何区别？质子的磁矩等于多少核磁子？平常用来衡量核磁矩大小的核磁矩I μ'的物理意义是什么？它和核的g 因子、核自旋量子数的关系是什么？解：原子核自旋运动的磁矩叫核磁矩，核磁子是原子核磁矩的单位，定义为： 227m A 10.05.51 .18361 π4??=== -B p N m eh μμ

核物理专业培养方案

核物理专业培养方案一、培养目标本专业培养适应我国核科学建设实际需要，具有系统的、较好的物理学、核物理学基础理论知识和熟练的实验技能，受到良好的科学思维和科学实验的基本训练，对核技术的应用有较全面的了解，适应性强，协作精神好，勇于创新的原子核物理学专门人才。学生毕业后可以继续攻读粒子物理与原子核物理学科、物理学其它学科以及相关应用科学学科的研究生学位；也可以在核物理学及其相关的高技术领域，从事科学研究、技术开发、教学和相关管理工作。二、业务培养要求 1. 具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。 2. 在核工程与核技术的科研开发领域，能够综合应用所学理论知识，分析解决实际问题，进行综合实验和工程实践。 3. 比较系统地掌握一门外语，掌握计算机及信息技术应用知识，能够进行中外文文献检索，了解本专业科研方法和发展趋势，掌握科技写作知识。同时能够分析归纳，整理总结，撰写论文，具有通过创造性思维进行创新实验和科技研究开发的能力。 4. 掌握核物理专业的基本科学知识和体系。掌握原子核物理学、核电子学、辐射探测方法、辐射防护、核技术应用等专业基础知识。同时根据专业方向的不同，加强部分专业知识的学习，了解本专业方向的理论前沿、研究动态、应用前景以及相关技术、产业的发展状况。三、主干学科及主要课程主干学科：物理学主要课程：物理学一级学科主干课程：力学、热学、电磁学、光学、原子物理、普通物理实验Ⅰ-Ⅲ、电子线路、电子线路实验、近代物理实验Ⅰ-Ⅱ、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学Ⅰ、固体物理Ⅰ、高等数学、线性代数、概率统计、应用软件基础、数学物理方法、集成电路应用、传感器原理与应用(含实验)、计算机基础与应用(含实验)、电磁测量技术实验、现代电力电子技术基础、综合信息技术实验、嵌入式系统软件与单片机C语言开发、FPGA和CPLD的HDL设计等。核物理专业主干课程：原子核物理学，核物理实验及实验方法，核电子学，辐射剂量与防护，核技术基础等。四、专业特色物理基础宽厚扎实、实验实践技能优秀，在传统核物理专业教学基础上，在核结构、核技术应用以及核医学几个方面展开培养工作，培养出适应性更强、技术更全面、理工兼备的高素质核物理专门化人才。五、修业年限一般为4年。六、学位授予理学学士。七、毕业合格标准 1．具有良好的思想道德和身体素质，符合学校规定的德育和体育标准。 2．通过培养方案规定的全部教学环节，达到本专业各环节要求的总学分185学分。其中：理论教学149学分；实践教学环节36学分。

核物理基础知识

核基础知识：一、电磁辐射（Electromagnetic Radiation）电磁辐射：带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射称为电磁辐射（又称为电磁波）。电磁辐射：能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。电磁频谱中射频部分是指：频率约由3千赫(KHZ)至300吉赫(GHZ)的辐射。包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。电磁污染：分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。电磁辐射危害人体的机理，电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。 1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 2、非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。 3、累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。电磁辐射作用: （1）医学应用：微波理疗活血，治疗肿瘤等（2）传递信息：通信、广播、电视等（3）目标探测：雷达、导航、遥感等（4）感应加热：电磁炉、高频淬火、高频熔炼、高频焊接、高频切割等（5）介质加热：微波炉、微波干燥机、塑料热合机等（6）军事应用：电子战、电磁武器等《电磁辐射防护规定》具体标准如下：职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）小于0.1W/kg。公众照射：在一天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。二、电离辐射（放射性辐射）电离辐射：一切能引起物质电离的辐射总称。其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，中子，各种粒子束，宇宙射线，等等。不带电粒子有种子以及X射线、γ射线。电离辐射中的γ射线，X射线，本质是能量非常高的电磁波，有很强的致电离能力。而我们通常说的电磁波一般情况下没有致电离能力或致电离能力非常弱。 α射线：是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有及厘米，只要一张

吉林大学物理学院核物理专业原子核物理基础期末复习题

1. 试用原子核的统计性质说明原子核是有质子-中子构成的，而不是有质子-电子构成的。 2. 试用β衰变的泡利中微子假说和费米理论的基本思想解释β衰变连续谱以及β衰变放出电子的来源，试写出3种β衰变的衰变能表达式（用原子质量表示）：试说明原子轨道中的哪个壳层电子俘获概率最大？为什么有的原子核（如205Bi ）没有观察到K 壳层的轨道电子俘获？ 3. 原子核的幻数有哪些？叙述幻数存在的实验依据，请说明原子核独立粒子模型的基本思想。 4. 原子核的形变是怎么产生的？请简要说明原子核形变大小与核质量数的关系。如何正确理解原子核的转动和振动？ 5. 试写出原子核β稳定线经验公式。 6. 试说明原子核液滴模型的基本思想，写出原子核结合能半经验公式，并简要描述。 7. 把原子核内转换的衰变过程理解成先发生γ跃迁，再发生光电作用的过程，是否合理？如何正确理解原子核的内转换方式？ 8. 放射性系有哪些？简要描述每个放射性系的特点？试回答，在天然放射性系核素中，为什么大多数成员核只具有β放射性，而没有一个具有β和EC 特性的？ 9. 在核物理中，线面三个英文缩略语符号分别代表什么含义？ ⑴ EC ； ⑵IC ； ⑶IT 10. 简要理解原子核的同位旋概念，并回答什么是原子核的同位旋多重态？ 11. 核反应截面概念及其单位是什么？ 12. 请写出原子核半径的经验公式：根据原子核的基本性质，粗略估计核物质的密度是多少？（核子数密度、核质量密度）；试求半径为189Os 核的1/3的稳定核。 13. 实验测得某元素的特征K α线的能量为7.88KeV ，试求钙元素的原子序数Z 。 14. 为什么原子核具有自旋？如何正确理解原子核的自旋概念？实验测得241Am 的原子光谱的超精细结构有六条谱线组成，已知相应原子能级的电子总角动量大于核的自旋，试求该核的自旋。 15. 211 83Bi 通过α衰变到207 81Tl ，放出两组α粒子，其能量分别为E （α0）=6625KeV （分支比为83.5％），E （α1）=6274KeV （分支比为16.5％），前者相应为母核基态（I π=9/2）衰变至子核基态（I π=1/2），后者相应为母核基态衰变至子核的激发态（I π=3/2）。试求：①两组α衰变的衰变能分别是多少？②子核 207Tl 激发态的能量；③画出此衰变纲图；④说明两组α衰变分支比差异大的原因。 16. 74Be 通过轨道电子俘获衰变到73Li ，衰变能E d =0.87MeV ，试求73Li 的反冲能E R 。 17. 试说明γ跃迁选择定则。对于下列γ跃迁，已知这种跃迁发生时初态和末态的能级自旋和宇称。试求末态的能级自旋和宇称：⑴1?→?1E ；⑵2??→?+32E M ；⑶4?→?2E ；⑷1??→?+21E M ；⑸0??→?) (43E M ；是否存在纯磁多极γ跃迁？如果存在，请分别以纯M1

粒子物理与原子核物理毕业论文题目

e川丈普毕业论文（设计）题目 _________________________________________ 学院 ___________________ 学院_________________ 专业 _________________________________________ 学生姓名 ______________________________________ 学号 _____________________ 年级__________ 级指导教师 ______________________________________ 一教务处制表一二?一五年九月?二十日

、论文说明本团队专注于原创毕业论文写作与辅导服务，擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等，论文写作300起，所有定制的文档均享受免费论文修改服务，具体价格信息联系二応⑺，同时也提供对应的论文答辩辅导。二、论文参考题目粒子物理与原子核物理硕士毕业论文金属纳米粒子的合成及有序组装体的拉曼光谱研究粒子群优化算法的改进及其在管道保温优化设计中的应用金、银纳米粒子的表面增强光谱研究水相体系中半导体复合纳米粒子的研究多粒子量子态的隐形传态和量子热纠缠有序金属纳米粒子阵列制备及其表面增强拉曼散射效应研究蚁群一一粒子群优化算法混合求解TSP问题粒子群优化算法及其在图像检索中相关反馈上的应用改进的粒子群算法及其在离散问题中的应用 n -切族发光纳米粒子的合成，表征及应用纳米粒子尺寸效应处理丙烯腈尾气用负载型超微粒子催化剂性能的优化粒子群优化算法及其在SAT问题和多目标规划问题上的应用粒子在双涡旋光束中的受力特性研究液氮中电孤加热合成TiN纳米粒子基于粒子群优化算法的研究粒子分离器粒子轨迹数值模拟方法的研究微波法制备纳米粒子的实验研究无机纳米粒子/水性树脂复合物的研制与应用半导体纳米粒子对生物小肽的标记及其在生物体内代谢的初步分析 1~(125)放射性粒子对家兔颌骨放射性损伤的实验研究 MAYA&子及流体特效处理

核物理专业英语

原子核物理专业词汇中英文对照表 absorption cross-section 吸收截面 activity radioactivity 放射性活度 activity 活度 adiabatic approximation 浸渐近似 allowed transition 容许跃迁angular correlation 角关联angular distribution 角分布angular-momentum conservation 角动量守恒 anisotropy 各项异性度 annihilation radiation 湮没辐射 anomalous magnetic moment 反常极矩 anti neutrino 反中微子antiparticle 反粒子 artificial radioactivity 人工放射性 atomic mass unit 原子质量单位atomic mass 原子质量 atomic nucleus 原子核 Auger electron 俄歇电子backbending 回弯 bag model 口袋模型 baryon number 重子数 baryon 重子 binary fission 二分裂变 binging energy 结合能 black hole 黑洞 bombarding particle 轰击粒子bottom quark 底夸克 branching ration 分支比bremsstrahlung 轫致辐射cascade radiation 级联辐射cascade transition 级联跃迁centrifugal barrier 离心势垒chain reaction 链式反应characteristic X-ray 特征X 射线 Cherenkov counter 切连科夫计数器 coincidence measurement 符合剂量 collective model 集体模型collective rotation 集体转动collective vibration 集体震动color charge 色荷 complete fusion reaction 全熔合反应 complex potential 复势compound-nucleus decay 复合核衰变 compound-nucleus model 复合核模型 compound nucleus 复合核Compton effect 康普顿效应Compton electron 康普顿电子Compton scattering 康普顿散射 cone effect 圆锥效应conservation law 守恒定律controlled thermonuclear fusion 受控热核聚变 cosmic ray 宇宙射线 Coulomb barrier 库仑势垒 Coulomb energy 库伦能 Coulomb excitation 库仑激发 CPT theorem CPT定理 critical angular momentum 临界角动量 critical distance 临界距离critical mass 临界质量

第24章 核物理与粒子物理