Ядерная физика

История создания и развития ядерной индустрии

Современная квантовая теория объединяет квантовую механику, квантовую статистику и квантовую теорию поля. Квантовая (волновая) механика - теория, устанавливающая способ6 описания и закономерность движения микрочастиц в заданных внешних полях.

Разработка модели атома, в которой впервые связан квантовый характер излучения со структурой атома (А.Гааз).

Спектроскопический закон смещения (В.Коссель, А.Зоммерфельд). Введение внутреннего квантового числа и основанных на нем правил отбора для дублетных и триплетных спектров (А.Зоммерфельд).

Формулировка в физической химии квантовомеханического принципа Дж.Франка – Э.Кондона.

Элементарные частицы

После открытия радиоактивности (А.Беккерель, 1896) и электрона (1897, Дж.Дж.Томсон) стало очевидно, что атом – система заряженных частиц.

Э. Резерфорд  предсказал существование нейтрона Начало реалистичной модели строения атома положили опыты Г.Гейгера по изучению экспериментов,

Э. Резерфорд в 1911 создал теорию рассеяния альфа-частиц в веществе, открыл атомное ядро и создал планетарную модель строения атома.

В 1933 высказано предположение, что особенно высокой устойчивостью обладают ядра с числом протонов или нейтронов, равным 2, 8, 20, 50, 82 и 126, - «магическими числами» - основа идеи оболочечной модели ядра

Теория относительности

Открытие дифракции электронов (К.Дэвиссон, Л.Джермер, Дж. П.Томсон). Зависимость квантового выхода люминесценции от длины волны возбуждающего излучения (закон С.И.Вавилова).

Методы описания систем с переменным количеством частиц

Принцип эквивалентности гравитации и инерции, являющийся фундаментом общей теории относительности, вычисление красного смещения света в поле тяготения Солнца (А. Эйнштейн)

Первая экспериментальная проверка отклонения света звезды в поле тяготения Солнца, предсказанного общей теорией относительности (А.Эддингтон).

Измерение заряда электрона

В 1898 М. Склодовская-Кюри и Г.Шмидт (не зависимо друг от друга) открыли, что торий также испускает лучи Беккереля.

Открытие явления рассеяния коротковолнового излучения на свободном или слабо связанном электроне (эффект А. Комптона); экспериментальное доказательство существования фотона, постулированного в 1905 А.Эйнштейном

Радиоактивность калия связана с изотопом

Теория бета-распада с учетом нейтрино; введение нового типа взаимодействия - слабого (Э.Ферми)

Ионизирующие излучения и их взаимодействие с веществом

История развития радиохимии тесно переплетена с историей радиоактивности

Проводившиеся в период с 1905 по 1912 исследования продуктов распада урана, тория и актиния (RdTh, MsTh1, MsTh2, RaA, RaE, AcB и др.) привели в 1913 к обнаружению изотопов и явления изотопии у радиоактивных элементов Начиная с 1932 ядерные реакции осуществляют в основном с помощью нейтронов.

Особенно это направление усилилось после открытия Э.Ферми явления замедления нейтронов в веществе.

Немецкий физик Макс фон Лауэ высказал предположение, что коротковолновый характер рентгеновского излучения можно было бы доказать, используя в качестве дифракционной решетки регулярно расположенные атомы в кристалле.

Теория рассеяния альфа-частиц в веществе

Согласование корпускулярных и волновых свойств излучений в рамках единой теории – корпускулярно-волновой дуализм, идея дифракции электрона

Метод восстановления кристаллической структуры по ее дифракционной картине; идея рентгеновского микроскопа

М. и П. Кюри следили за радиоактивностью с помощью электроскопов (прибор для обнаружения и измерения электрического заряда), т.е. использовали эффект ионизации воздуха ионизирующем излучением.

Ядерные реакции

Создан линейный ускоритель мощных пучков релятивистских электронов - линейный индукционный ускоритель (У.Лэмб). Принцип его действия предложил в 1939 А.Буверс.

В измерении массы атомов и заряженных частиц существенную роль сыграли масс-спектрометры

Важное направление развития техники эксперимента связано с созданием ускорителей заряженных частиц и ионов.

Пуск установки для искусственного  ускорения протонов – каскадный генератор (ускоритель Дж. Кокрофта – Э.Уолтона).

Периодическая система элементов

Введение единицы ядерного сечения - барн

На развитие Периодической системы элементов определённое влияние оказало открытие изотопов и изобаров

Разработка методов разделения изотопов была начата одновременно с открытием изотопов

Наблюдение частицы космических лучей, остановившуюся в камере Вильсона после прохождения металлической пластинки

Исследование сопротивлений проводников при параллельном и последовательном соединении