10: 核物理学
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- 10.1:《核物理学前奏》
- 太阳是太阳系中的主要能量来源。 太阳的直径为109个地球，占太阳系总质量的99％99％以上。 太阳通过在内部深处融合氢核（质子）而发光。 一旦这种燃料用完，太阳将燃烧氦气，然后燃烧其他原子核。 本章末尾将讨论太阳中的核聚变。 同时，我们将研究控制包括聚变在内的所有核过程的核特性。
- 10.2: 原子核的特性
- 原子核由质子和中子组成。 质子和中子的质量大致相同，但质子携带一个单位的正电荷，而中子不携带电荷。 这些粒子聚集在原子中心的极小空间中。 根据散射实验，原子核的形状为球形或椭球体，大小约为氢原子的1/100,000。 原子核内的质子和中子被称为核子。
- 10.3: 核结合能
- 原子核的质量缺陷是原子核的总质量与其所有组成核子的质量之和之间的差异。 原子核的结合能 (BE) 等于形成原子核时释放的能量，或者质量缺陷乘以光速的平方。 每核子结合能（BEN）与原子序数 A 的对比图意味着原子核分裂或组合会释放大量能量。
- 10.4: 放射性衰变
- 在放射性物质的衰变中，如果衰变常数\((\lambda)\)很大，则半衰期很小，反之亦然。 放射性衰变定律\(N = N_0 e^{-\lambda t}\),, 使用放射性物质的特性来估计物质的寿命. 放射性碳与稳定碳具有相同的化学成分，因此它会混合到生态圈中，最终成为每个活生物体的一部分。
- 10.5: 核反应
- 早期实验揭示了三种类型的核 “射线” 或辐射：α（α）射线、β（β）射线和伽玛（γ）射线。 这三种辐射的区别在于它们穿透物质的能力。 阿尔法辐射几乎无法穿过一张薄纸。 β辐射可以穿透铝到大约 3 mm 的深度，伽马射线可以穿透铅到 2 厘米或更深的深度。
- 10.6: 裂变
- 原子核的分裂称为裂变。 核裂变反应中的能量变化可以用每核子曲线的结合能来理解。 U-235 裂变可以产生连锁反应。 在由许多 U-235 原子核组成的化合物中，一个 U-235 原子核衰变中的中子可以引发其他 U-235 原子核的裂变。 这种连锁反应可以以受控的方式进行，例如在发电厂的核反应堆中，也可以像爆炸那样不受控制地进行。
- 10.7: 核聚变
- 核聚变是指两个原子核结合形成更大的原子核的反应；当轻核融合形成中等质量的原子核时，会释放能量。 聚变反应释放的能量被称为 Q 值。 核聚变解释了产生聚变（或氢气）弹的氘和钍之间的反应；聚变还解释了太阳中能量的产生、核合成的过程以及重元素的产生。
- 10.8：核辐射的医学应用和生物效应
- 放射性化合物用于识别癌症、研究古代文物和为我们的城市供电。 核聚变还为太阳提供动力，太阳是地球上的主要能量来源。 本章的重点是核辐射。 在本节中，我们将提出以下问题：如何利用核辐射造福社会？ 它有哪些健康风险？ 普通人一生中暴露于多少核辐射？
缩略图：在 U-235 裂变链反应中，铀核的裂变会产生高能中子，这些中子会继续分裂更多的原核。 在此过程中释放的能量可用于发电。