Atom nüvəsi əsas kütləsinin cəmləşdiyi atomun mərkəzi hissəsidir (99,9% -dən çox). Nüvə müsbət yüklüdür, nüvənin yükü atomun təyin olunduğu kimyəvi elementi müəyyənləşdirir. Müxtəlif atomların nüvələrinin ölçüləri bir neçə femtometrdir ki, bu da atomun özündən 10 min dəfədən çox kiçikdir.

Müəyyən sayda proton və neytron olan hissəciklər sinfi kimi qəbul edilən atom nüvəsi adətən nuklid adlanır. Nüvədəki protonların sayı onun yük nömrəsi adlanır - bu rəqəm Mendeleyev cədvəlində (Elementlərin dövri sistemi) atomun aid olduğu elementin sıra nömrəsinə bərabərdir. Nüvədəki protonların sayı neytral atomun elektron qabığının quruluşunu müəyyən edir və beləliklə, Kimyəvi xassələri müvafiq element. Nüvədəki neytronların sayı onun izotop nömrəsi adlanır. Eyni sayda protonlu nüvələr və fərqli nömrə neytronlara izotoplar deyilir.

1911-ci ildə Ruterford Mançester Fəlsəfə Cəmiyyətində “α- və β-şüalarının səpilməsi və atomun quruluşu” adlı məruzəsində belə demişdir:

Yüklənmiş hissəciklərin səpilməsi, bir nöqtədə cəmləşmiş və bərabər böyüklükdə əks elektrikin vahid sferik paylanması ilə əhatə olunmuş mərkəzi elektrik yükündən ibarət olan bir atomu fərz etməklə izah edilə bilər. Atomun belə bir quruluşu ilə α- və β-hissəciklər atomun mərkəzindən yaxın məsafədən keçdikdə, belə bir sapma ehtimalı kiçik olsa da, böyük sapmalar yaşayır.

Beləliklə, Ruterford atom nüvəsini kəşf etdi, o andan nüvə fizikası atom nüvələrinin quruluşunu və xassələrini öyrənməyə başladı.

Elementlərin sabit izotoplarının kəşfindən sonra ən yüngül atomun nüvəsinə bütün nüvələrin struktur hissəciyi rolu verildi. 1920-ci ildən bəri hidrogen atomunun nüvəsi rəsmi olaraq proton adlandırılır. Bir çox aşkar çatışmazlıqları olan nüvənin quruluşunun aralıq proton-elektron nəzəriyyəsindən sonra, ilk növbədə, nüvələrin spinlərinin və maqnit momentlərinin ölçülməsinin eksperimental nəticələrinə zidd olan 1932-ci ildə Ceyms Çadvik yeni bir elektrik neytral hissəcik kəşf etdi. , neytron adlanır. Elə həmin il İvanenko və müstəqil olaraq Heyzenberq nüvənin proton-neytron quruluşu haqqında fərziyyə irəli sürdülər. Sonralar nüvə fizikasının inkişafı və onun tətbiqləri ilə bu fərziyyə tam təsdiqini tapdı.

Radioaktivlik

Radioaktiv parçalanma (latınca radius "şüa" və actīvus "effektiv") - tərkibində kortəbii dəyişiklik (Z yükü, kütlə sayı A) və ya daxili quruluş elementar hissəciklər, qamma şüaları və/və ya nüvə fraqmentləri yaymaqla qeyri-sabit atom nüvələri. Radioaktiv parçalanma prosesinə radioaktivlik də deyilir və müvafiq nüvələr (nuklidlər, izotoplar və kimyəvi elementlər) radioaktivdir. Tərkibində radioaktiv nüvələr olan maddələrə də radioaktiv deyilir.

Radioaktiv parçalanma qanunu Frederik Soddi və Ernest Ruterford tərəfindən eksperimental olaraq kəşf edilmiş və 1903-cü ildə tərtib edilmiş qanundur. Qanunun müasir redaksiyası:

bu o deməkdir ki, ixtiyari maddədə t zaman intervalında parçalanmaların sayı nümunədə mövcud olan müəyyən tipli radioaktiv atomların N sayına mütənasibdir.

Bunda riyazi ifadəλ, vahid vaxtda radioaktiv parçalanma ehtimalını xarakterizə edən və c −1 ölçüsünə malik olan çürümə sabitidir. Mənfi işarə zaman keçdikcə radioaktiv nüvələrin sayının azaldığını göstərir. Qanun radioaktiv nüvələrin bir-birindən və zamandan parçalanmasının müstəqilliyini ifadə edir: verilmiş nüvənin hər bir sonrakı zaman vahidində parçalanma ehtimalı təcrübənin başlanğıcından keçən vaxtdan asılı deyildir. nümunədə qalan nüvələrin sayı.

Bu diferensial tənliyin həlli:

Və ya , burada T radioaktiv atomların sayının və ya nümunənin aktivliyinin 2 dəfə azaldığı vaxta bərabər olan yarımparçalanma dövrüdür.

12. Nüvə reaksiyaları.

Nüvə reaksiyası nüvənin tərkibində və strukturunda dəyişikliklə müşayiət olunan atom nüvəsinin başqa bir nüvə və ya elementar hissəciklə qarşılıqlı təsiri prosesidir. Qarşılıqlı təsirin nəticəsi nüvənin parçalanması, elementar hissəciklərin və ya fotonların emissiyası ola bilər. Yeni yaranan hissəciklərin kinetik enerjisi ilkin enerjidən xeyli yüksək ola bilər və biri nüvə reaksiyası ilə enerjinin sərbəst buraxılmasından danışır.

Növlər nüvə reaksiyaları

Nüvə parçalanma reaksiyası - atom nüvəsinin parçalanma fraqmentləri adlanan oxşar kütlələrə malik iki (nadir hallarda üç) nüvəyə parçalanması prosesi. Parçalanma nəticəsində digər reaksiya məhsulları da yarana bilər: yüngül nüvələr (əsasən alfa hissəcikləri), neytronlar və qamma kvantları. Parçalanma kortəbii (spontan) və məcburi (digər hissəciklərlə, ilk növbədə neytronlarla qarşılıqlı təsir nəticəsində) ola bilər. Bölmə ağır nüvələr- ekzoenergetik proses, nəticədə reaksiya məhsullarının kinetik enerjisi, həmçinin şüalanma şəklində böyük miqdarda enerji ayrılır.

Nüvə parçalanması nüvə reaktorlarında və nüvə silahlarında enerji mənbəyi kimi xidmət edir.

Nüvə birləşmə reaksiyası - yeni, daha ağır nüvənin əmələ gəlməsi ilə iki atom nüvəsinin birləşməsi prosesi.

Yeni nüvəyə əlavə olaraq, birləşmə reaksiyası zamanı, bir qayda olaraq, müxtəlif elementar hissəciklər və (və ya) elektromaqnit şüalanmasının kvantları.

Xarici enerji təchizatı olmadan nüvələrin birləşməsi qeyri-mümkündür, çünki müsbət yüklü nüvələr elektrostatik itələmə qüvvələri yaşayır - bu, "Coulomb maneəsi" adlanır. Nüvələri sintez etmək üçün onları təxminən 10 −15 m məsafəyə yaxınlaşdırmaq lazımdır, bu zaman güclü qarşılıqlı təsir elektrostatik itələmə qüvvələrini aşacaqdır. Bu, yaxınlaşan nüvələrin kinetik enerjisi Kulon maneəsini keçdikdə mümkündür.

fotonüvə reaksiyası

Qamma kvant udulan zaman nüvə öz nuklon tərkibini dəyişmədən artıq enerji alır və enerjisi artıq olan nüvə mürəkkəb nüvədir. Digər nüvə reaksiyaları kimi, qamma-kvantın nüvə tərəfindən udulması yalnız zəruri enerji və spin nisbətləri təmin edildikdə mümkündür. Əgər nüvəyə ötürülən enerji nüvədəki nuklonun bağlanma enerjisindən artıq olarsa, onda yaranan mürəkkəb nüvənin parçalanması ən çox nuklonların, əsasən neytronların emissiyası ilə baş verir.

Nüvə reaksiyalarının qeydə alınması

nüvə reaksiyaları üçün düsturların yazılması üsulu kimyəvi reaksiyalar üçün düsturların yazılmasına bənzəyir, yəni solda ilkin hissəciklərin cəmi, sağda yaranan hissəciklərin (reaksiya məhsulları) cəmi və bir onların arasına ox qoyulur.

Beləliklə, bir neytronun kadmium-113 nüvəsi tərəfindən radiasiya ilə tutulması reaksiyası aşağıdakı kimi yazılır:

Sağda və solda proton və neytronların sayının eyni qaldığını görürük (barion sayı qorunub saxlanılır). Eyni şey elektrik yüklərinə, lepton nömrələrinə və digər kəmiyyətlərə (enerji, impuls, bucaq impulsu, ...) aiddir. Zəif qarşılıqlı təsirin iştirak etdiyi bəzi reaksiyalarda protonlar neytronlara və əksinə çevrilə bilər, lakin onların ümumi sayı dəyişmir.

Atom müsbət yüklü nüvədən və onu əhatə edən elektronlardan ibarətdir. Atom nüvələrinin ölçüləri təxminən 10 -14 ... 10 -15 m (atomun xətti ölçüləri 10 -10 m-dir).

Atom nüvəsi elementar hissəciklərdən ibarətdir protonlar və neytronlar. Nüvənin proton-neytron modeli rus fiziki D.D.İvanenko tərəfindən təklif edilmiş, sonralar isə V.Heyzenberq tərəfindən hazırlanmışdır.

proton ( R) elektron və sükunət kütləsinə bərabər müsbət yükə malikdir t səh = 1,6726∙10 -27 kq 1836 m e, harada m e elektronun kütləsidir. Neytron ( n)-sabit kütləli neytral hissəcik m n= 1,6749∙10 -27 kq 1839t e ,. Proton və neytronların kütləsi çox vaxt digər vahidlərdə - atom kütlə vahidlərində (a.m.u, bir karbon atomunun kütləsinin 1/12-nə bərabər olan kütlə vahidi) ifadə edilir.
). Proton və neytron kütlələri təxminən bir atom kütlə vahidinə bərabərdir. Protonlar və neytronlar deyilir nuklonlar(latdan. nüvə-kernel). Atom nüvəsindəki nuklonların ümumi sayına kütlə sayı deyilir AMMA).

Nüvələrin radiusları əlaqəyə uyğun olaraq kütlə sayının artması ilə artır R= 1,4AMMA 1/3 10 -13 sm.

Təcrübələr göstərir ki, nüvələrin kəskin sərhədləri yoxdur. Nüvənin mərkəzində müəyyən bir nüvə maddə sıxlığı var və o, mərkəzdən uzaqlaşdıqca tədricən sıfıra enir. Nüvənin dəqiq müəyyən edilmiş sərhədinin olmaması səbəbindən onun "radiusu" nüvə maddəsinin sıxlığının iki dəfə azaldığı mərkəzdən məsafə kimi müəyyən edilir. Əksər nüvələr üçün orta maddə sıxlığının paylanması təkcə sferik deyil. Nüvələrin çoxu deformasiyaya uğramışdır. Çox vaxt nüvələr uzunsov və ya yastı ellipsoidlər şəklində olur.

Atom nüvəsi xarakterizə olunur doldurmaqZe, harada Zşarj nömrəsi nüvə, nüvədəki protonların sayına bərabərdir və seriya nömrəsi ilə üst-üstə düşür kimyəvi element Mendeleyevin elementlərinin dövri sistemində.

Nüvə neytral atomla eyni simvolla işarələnir:
, harada X- kimyəvi elementin simvolu, Z atom nömrəsi (nüvədəki protonların sayı), AMMA- kütləvi sayı (nüvədəki nuklonların sayı). Kütləvi sayı AMMA atom kütlə vahidlərində təxminən nüvənin kütləsinə bərabərdir.

Atom neytral olduğundan nüvənin yükü Z atomdakı elektronların sayını təyin edir. Elektronların sayı atomdakı vəziyyətlər üzrə paylanmasından asılıdır. Nüvə yükü müəyyən bir kimyəvi elementin xüsusiyyətlərini müəyyənləşdirir, yəni bir atomdakı elektronların sayını, onların elektron qabıqlarının konfiqurasiyasını, atomdaxili elektrik sahəsinin böyüklüyünü və təbiətini təyin edir.

Eyni yük nömrələrinə malik nüvələr Z, lakin müxtəlif kütlə nömrələri ilə AMMA(yəni müxtəlif sayda neytronlarla N=A-Z) izotoplar və eyni olan nüvələr adlanır AMMA, amma fərqli Z- izobarlar. Məsələn, hidrogen ( Z= l) üç izotop var: H - protium ( Z=l, N= 0), H - deyterium ( Z=l, N= 1), H - tritium ( Z=l, N\u003d 2), qalay - on izotop və s. Əksər hallarda eyni kimyəvi elementin izotopları eyni kimyəvi və demək olar ki, eyni fiziki xüsusiyyətlərə malikdir.

E, MeV

Enerji səviyyələri

və bor atomu nüvəsi üçün müşahidə edilən keçidlər

Kvant nəzəriyyəsi nüvələrin tərkib hissələrinin malik ola biləcəyi enerji dəyərlərini ciddi şəkildə məhdudlaşdırır. Nüvələrdəki proton və neytron dəstləri yalnız müəyyən bir izotop üçün xarakterik olan müəyyən diskret enerji vəziyyətlərində ola bilər.

Elektron daha yüksək enerji vəziyyətindən aşağı enerji vəziyyətinə keçdikdə, enerji fərqi foton şəklində yayılır. Bu fotonların enerjisi bir neçə elektron volt səviyyəsindədir. Nüvələr üçün səviyyəli enerjilər təxminən 1 ilə 10 MeV arasındadır. Bu səviyyələr arasında keçidlər zamanı çox yüksək enerjili (γ-kvanta) fotonlar buraxılır. Belə keçidləri Şəkildə göstərmək üçün. 6.1 nüvənin ilk beş enerji səviyyəsini göstərir
.Şaquli xətlər müşahidə edilən keçidləri göstərir. Məsələn, nüvənin 3,58 MeV enerjili vəziyyətdən 2,15 MeV enerjili vəziyyətə keçidi zamanı enerjisi 1,43 MeV olan γ-kvant buraxılır.

atom nüvəsi
Atom nüvəsi

atom nüvəsi - atomun demək olar ki, bütün kütləsinin və bütün müsbət elektrik yükünün cəmləşdiyi mərkəzi və çox yığcam hissəsi. Elektronları Kulon qüvvələri ilə müsbət yükünü kompensasiya edəcək miqdarda özünə yaxın tutan nüvə neytral atom əmələ gətirir. Nüvələrin əksəriyyəti sferik formaya yaxındır və diametri ≈ 10 -12 sm-dir ki, bu da atomun diametrindən (10 -8 sm) dörd dəfə kiçikdir. Nüvədəki maddənin sıxlığı təxminən 230 milyon ton/sm3 təşkil edir.
Atom nüvəsi 1911-ci ildə E. Ruterfordun rəhbərliyi ilə Kembricdə (İngiltərə) aparılmış nazik qızıl və platin folqa ilə alfa hissəciklərinin səpilməsi üzrə bir sıra təcrübələr nəticəsində kəşf edilmişdir. 1932-ci ildə C.Çedvik tərəfindən neytron kəşf edildikdən sonra məlum oldu ki, nüvə proton və neytronlardan ibarətdir.
(V.Heyzenberq, D.D. İvanenko, E.Majorana).
Atom nüvəsini işarələmək üçün nüvəni ehtiva edən atomun kimyəvi elementinin simvolundan istifadə olunur və bu simvolun yuxarı sol indeksi bu nüvədəki nuklonların sayını (kütləvi sayı), aşağı sol indeks isə göstərir. içindəki protonların sayı. Məsələn, 28-i proton olan 58 nuklondan ibarət nikel nüvəsi işarələnir. Eyni nüvə 58 Ni və ya nikel-58 olaraq təyin edilə bilər.

Nüvə 10 9 -10 10 sm/san sürətlə hərəkət edən və güclü və qısa mənzilli qarşılıqlı cazibə qüvvələri tərəfindən tutulan sıx şəkildə yığılmış proton və neytronlar sistemidir (onların fəaliyyət sahəsi ≈ məsafələrlə məhdudlaşır) 10-13 sm). Protonlar və neytronlar təqribən 10-13 sm ölçüdədir və nuklon adlanan tək hissəciyin iki fərqli vəziyyəti kimi qəbul edilir. Nüvənin radiusunu təxminən R ≈ (1,0-1,1)·10 -13 A 1/3 sm düsturu ilə qiymətləndirmək olar, burada A nüvədəki nuklonların (proton və neytronların ümumi sayı) sayıdır. Əncirdə. Şəkil 1, 28 proton və 30 neytrondan ibarət nikel nüvəsinin daxilində maddənin sıxlığının (10 14 q/sm3 vahidləri ilə) r məsafəsindən (10 -13 sm vahidlərlə) asılı olaraq necə dəyişdiyini göstərir. nüvə.
Nüvə qarşılıqlı təsiri (nüvədəki nuklonlar arasında qarşılıqlı təsir) nuklonların mezonlar mübadiləsinə görə baş verir. Bu qarşılıqlı əlaqə nuklonları və mezonları təşkil edən kvarklar arasında daha fundamental güclü qarşılıqlı təsirin təzahürüdür (eyni kimi, molekullarda kimyəvi birləşmə qüvvələri daha fundamental elektromaqnit qüvvələrin təzahürüdür).
Nüvələr dünyası çox müxtəlifdir. Bir-birindən ya protonların, ya da neytronların sayına və ya hər ikisinə görə fərqlənən 3000-ə yaxın nüvə məlumdur. Onların əksəriyyəti süni şəkildə əldə edilir.
Yalnız 264 nüvə sabitdir, yəni. zamanla çürümə adlanan heç bir kortəbii çevrilmə yaşamayın. Qalanları müxtəlif çürümə formalarını yaşayır - alfa parçalanması (alfa hissəciyinin emissiyası, yəni bir helium atomunun nüvəsi); beta parçalanması (elektron və antineytrino və ya pozitron və neytrinonun eyni vaxtda emissiyası, həmçinin neytrino emissiyası ilə atom elektronunun udulması); qamma parçalanması (foton emissiyası) və s.
Müxtəlif növ nüvələrə çox vaxt nuklidlər deyilir. Eyni sayda proton və fərqli sayda neytron olan nuklidlərə izotoplar deyilir. Eyni sayda nuklon, lakin proton və neytron nisbətləri fərqli olan nuklidlərə izobarlar deyilir. Yüngül nüvələr təxminən bərabər sayda proton və neytron ehtiva edir. Ağır nüvələrdə neytronların sayı protonların sayından təxminən 1,5 dəfə çoxdur. Ən yüngül nüvə bir protondan ibarət olan hidrogen atomunun nüvəsidir. Məlum olan ən ağır nüvələr (onlar süni yolla əldə edilir) ≈290 ədəd nuklonlara malikdir. Bunlardan 116-118-i protondur.
Protonların Z və neytronların sayının müxtəlif kombinasiyaları müxtəlif atom nüvələrinə uyğun gəlir. Atom nüvələri Z və N rəqəmlərindəki dəyişikliklərin kifayət qədər dar diapazonunda mövcuddur (yəni onların ömrü t > 10 -23 s). Bu halda bütün atom nüvələri iki böyük qrupa bölünür - sabit və radioaktiv (qeyri-sabit). Sabit nüvələr tənliklə verilən sabitlik xəttinin yaxınlığında toplanır

düyü. 2. Atom nüvələrinin NZ-diaqramı.

Əncirdə. 2 atom nüvələrinin NZ diaqramını göstərir. Qara nöqtələr sabit nüvələri göstərir. Sabit nüvələrin yerləşdiyi ərazi adətən sabitlik vadisi adlanır. Sabit nüvələrin sol tərəfində protonlarla həddən artıq yüklənmiş nüvələr (protonla zəngin nüvələr), sağ tərəfdə - neytronlarla həddindən artıq yüklənmiş nüvələr (neytronla zəngin nüvələr) yerləşir. Hazırda kəşf edilmiş atom nüvələri rənglə vurğulanır. Onların təxminən 3,5 min nəfəri var. Onların cəmi 7 - 7,5 min olması lazım olduğuna inanılır. Protonla zəngin nüvələr (qırmızı rəng) radioaktivdir və əsasən β+ parçalanmaları nəticəsində sabit nüvələrə çevrilir, nüvənin bir hissəsi olan proton neytrona çevrilir. Neytronla zəngin nüvələr (mavi rəng) də radioaktivdir və nüvə neytronunun protona çevrilməsi ilə - -parçalanmalar nəticəsində sabit olur.
Ən ağır sabit izotoplar qurğuşun (Z = 82) və vismut (Z = 83) izotoplarıdır. Ağır nüvələr, β + və β - parçalanma prosesləri ilə yanaşı, onların əsas parçalanma kanallarına çevrilən α-parçalanmaya (sarı rəng) və spontan parçalanmaya da məruz qalırlar. Şəkildəki nöqtəli xətt. 2 atom nüvələrinin mümkün mövcudluğu bölgəsini təsvir edir. B p = 0 xətti (B p protonun ayrılma enerjisidir) solda atom nüvələrinin mövcudluğu bölgəsini məhdudlaşdırır (proton damcı xətti). B n = 0 xətti (B n neytron ayrılma enerjisidir) sağdadır (neytron damcı xətti). Bu sərhədlərdən kənarda atom nüvələri mövcud ola bilməz, çünki onlar xarakterik nüvə vaxtında (~10 -23 – 10 -22 s) nuklonların emissiyası ilə parçalanırlar.
İki yüngül nüvəni birləşdirdikdə (sintez edərkən) və ağır nüvəni iki yüngül parçaya parçalayanda çoxlu enerji ayrılır. Enerji əldə etməyin bu iki üsulu məlum olanların ən səmərəlisidir. Deməli, 1 qram nüvə yanacağı 10 ton kimyəvi yanacağa bərabərdir. Nüvələrin birləşməsi (termonüvə reaksiyaları) ulduzlar üçün enerji mənbəyidir. Nəzarətsiz (partlayıcı) birləşmə termonüvə (və ya "hidrogen" adlanan) bomba partladıldığı zaman həyata keçirilir. Nəzarət olunan (yavaş) sintez inkişaf etdirilən perspektivli enerji mənbəyinin - termonüvə reaktorunun əsasında dayanır.
Atom bombasının partlaması zamanı nəzarətsiz (partlayıcı) parçalanma baş verir. Nəzarət olunan parçalanma atom elektrik stansiyalarında enerji mənbəyi olan nüvə reaktorlarında həyata keçirilir.
Atom nüvələrinin nəzəri təsviri üçün kvant mexanikasından və müxtəlif modellərdən istifadə olunur.
Nüvə həm qaz (kvant qazı), həm də maye (kvant mayesi) kimi davrana bilər. Soyuq nüvə mayesi həddindən artıq mayelik xüsusiyyətlərinə malikdir. Güclü qızdırılan nüvədə nuklonlar parçalanaraq onları təşkil edən kvarklara çevrilirlər. Bu kvarklar qluonları mübadilə edərək qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Belə bir parçalanma nəticəsində nüvənin daxilindəki nuklonlar çoxluğu maddənin yeni vəziyyətinə - kvark-qluon plazmasına çevrilir.

“Materiya nədən ibarətdir?”, “Materiyanın təbiəti nədir?” sualları. həmişə bəşəriyyəti işğal edib. Qədim zamanlardan filosoflar və elm adamları bu suallara cavab axtarır, həm real, həm də tamamilə heyrətamiz və fantastik nəzəriyyələr və fərziyyələr yaradırlar. Halbuki, sözün əsl mənasında bir əsr əvvəl bəşəriyyət maddənin atom quruluşunu kəşf edərək bu sirri açmağa mümkün qədər yaxınlaşmışdı. Bəs atomun nüvəsinin tərkibi nədir? Hər şey nədən ibarətdir?

Nəzəriyyədən reallığa

XX əsrin əvvəllərində atom quruluşu sadəcə bir fərziyyə olmaqdan çıxdı, lakin mütləq bir həqiqətə çevrildi. Məlum oldu ki, atomun nüvəsinin tərkibi çox mürəkkəb anlayışdır. Bu daxildir Lakin sual yarandı: atomun tərkibi və daxildir müxtəlif məbləğ bu ittihamlar yoxsa yox?

planet modeli

Əvvəlcə onlar atomun bizimkinə çox oxşar qurulduğunu təsəvvür etdilər. günəş sistemi. Ancaq tez bir zamanda məlum oldu ki, bu fikir tamamilə doğru deyil. Şəklin astronomik miqyasının millimetrin milyonda birini tutan əraziyə sırf mexaniki köçürülməsi problemi hadisələrin xassələrində və keyfiyyətlərində əhəmiyyətli və dramatik dəyişikliklərə səbəb olmuşdur. Əsas fərq atomun qurulduğu daha sərt qanun və qaydalarda idi.

Planet modelinin çatışmazlıqları

Birincisi, eyni cinsdən və elementdən olan atomlar parametr və xassələrinə görə tam olaraq eyni olmalı olduğuna görə, bu atomların elektronlarının orbitləri də eyni olmalıdır. Lakin astronomik cisimlərin hərəkət qanunları bu suallara cavab verə bilmədi. İkinci ziddiyyət ondan ibarətdir ki, elektronun orbit boyunca hərəkəti, əgər ona yaxşı öyrənilmiş fiziki qanunlar tətbiq edilərsə, mütləq enerjinin daimi buraxılması ilə müşayiət olunmalıdır. Nəticə etibarı ilə bu proses elektronun tükənməsinə gətirib çıxaracaq ki, bu da sonda öləcək və hətta nüvəyə düşəcək.

Ananın dalğa quruluşu və

1924-cü ildə gənc aristokrat Lui de Broyl elmi ictimaiyyəti atom nüvələrinin tərkibi kimi suallar ətrafında döndərən bir fikir irəli sürdü. İdeya ondan ibarət idi ki, elektron təkcə nüvənin ətrafında fırlanan hərəkətli bir top deyil. Bu, kosmosda dalğaların yayılmasına bənzəyən qanunlara uyğun olaraq hərəkət edən bulanıq bir maddədir. Çox tez bir zamanda, bu fikir bütövlükdə hər hansı bir bədənin hərəkətinə yayıldı və izah etdi ki, biz bu hərəkətin yalnız bir tərəfini görürük, lakin ikincisi əslində özünü göstərmir. Biz dalğaların yayılmasını görə bilirik və hissəciyin hərəkətini hiss etmirik və ya əksinə. Əslində, hərəkətin bu hər iki tərəfi həmişə mövcuddur və elektronun orbitdə fırlanması təkcə yükün özünün hərəkəti deyil, həm də dalğaların yayılmasıdır. Bu yanaşma əvvəllər qəbul edilmiş planetar modeldən əsaslı şəkildə fərqlənir.

Elementar əsas

Atomun nüvəsi mərkəzdir. Onun ətrafında elektronlar fırlanır. Qalan hər şey nüvənin xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Atomun nüvəsinin tərkibi kimi bir anlayışdan əvvəldən danışmaq lazımdır. mühüm məqam- ödənişlə. Atomun tərkibində mənfi yük daşıyan müəyyən biri var. Nüvənin özü müsbət yükə malikdir. Buradan müəyyən nəticələr çıxara bilərik:

1. Nüvə müsbət yüklü hissəcikdir.
2. Nüvənin ətrafında yüklərin yaratdığı pulsasiya edən atmosfer var.
3. Bir atomdakı elektronların sayını təyin edən nüvə və onun xüsusiyyətləridir.

Kernel Xüsusiyyətləri

Mis, şüşə, dəmir, taxta eyni elektronlara malikdir. Bir atom bir neçə elektron və ya hətta hamısını itirə bilər. Əgər nüvə müsbət yüklü qalsa, o zaman digər cisimlərdən lazımi miqdarda mənfi yüklü hissəcikləri cəlb edə bilir ki, bu da onun sağ qalmasına imkan verəcək. Bir atom müəyyən sayda elektron itirərsə, nüvənin müsbət yükü mənfi yüklərin qalan hissəsindən çox olacaqdır. Bu halda bütün atom artıq yük alacaq və onu müsbət ion adlandırmaq olar. Bəzi hallarda bir atom daha çox elektron cəlb edə bilər və sonra mənfi yüklənəcəkdir. Buna görə də onu mənfi ion adlandırmaq olar.

Bir atomun çəkisi nə qədərdir ?

Atomun kütləsi əsasən nüvə ilə müəyyən edilir. Atomu və atom nüvəsini təşkil edən elektronların kütləsi ümumi kütlənin mində birindən azdır. Kütlə bir maddənin malik olduğu enerji ehtiyatının ölçüsü hesab edildiyi üçün, atomun nüvəsinin tərkibi kimi bir sualı öyrənərkən bu fakt olduqca vacib hesab olunur.

Radioaktivlik

Ən çətin suallar radioaktiv elementlərin alfa, beta və qamma dalğaları yayması kəşfindən sonra ortaya çıxdı. Amma belə şüalanmanın mənbəyi olmalıdır. Rezerford 1902-ci ildə göstərdi ki, belə bir mənbə atomun özüdür, daha doğrusu, nüvədir. Digər tərəfdən, radioaktivlik təkcə şüaların yayılması deyil, həm də bir elementin tamamilə yeni kimyəvi və fiziki xüsusiyyətlərə malik digər elementə çevrilməsidir. Yəni radioaktivlik nüvənin dəyişməsidir.

Nüvə quruluşu haqqında nə bilirik?

Təxminən yüz il əvvəl fizik Prout belə bir fikir irəli sürmüşdü ki, dövri sistemdəki elementlər bir-birinə uyğun gəlməyən formalar deyil, birləşmələrdir.Ona görə də nüvələrin həm yüklərinin, həm də kütlələrinin aşağıdakı ifadələrlə ifadə olunacağını gözləmək olardı. hidrogenin tam və çoxlu yükləri. Lakin bu, tamamilə doğru deyil. Elektromaqnit sahələrindən istifadə edərək atom nüvələrinin xassələrini öyrənən fizik Aston müəyyən etdi ki, atom çəkiləri tam və çox olmayan elementlər əslində bir maddə deyil, müxtəlif atomların birləşməsidir. Atom çəkisinin tam ədəd olmadığı bütün hallarda biz müxtəlif izotopların qarışığını müşahidə edirik. Bu nədir? Bir atomun nüvəsinin tərkibindən danışırıqsa, izotoplar eyni yüklü, lakin müxtəlif kütlələrə malik atomlardır.

Eynşteyn və atomun nüvəsi

Nisbilik nəzəriyyəsi deyir ki, kütlə maddənin miqdarını təyin edən ölçü deyil, maddənin malik olduğu enerjinin ölçüsüdür. Müvafiq olaraq, maddə kütlə ilə deyil, bu maddəni təşkil edən yüklə və yükün enerjisi ilə ölçülə bilər. Eyni yük eyni yükün digərinə yaxınlaşdıqda, enerji artacaq, əks halda azalacaq. Bu, təbii ki, maddənin dəyişməsi demək deyil. Müvafiq olaraq, bu mövqedən bir atomun nüvəsi enerji mənbəyi deyil, daha çox sərbəst buraxıldıqdan sonra bir qalıqdır. Deməli, müəyyən ziddiyyət var.

Neytronlar

Kürilər berilyumun alfa hissəcikləri ilə bombardman edildikdə, atomun nüvəsi ilə toqquşaraq onu böyük qüvvə ilə dəf edən bəzi anlaşılmaz şüalar kəşf etdilər. Bununla belə, onlar böyük bir maddə qalınlığından keçə bilirlər. Bu ziddiyyət, verilmiş hissəciyin neytral elektrik yükünün olması ilə həll edildi. Buna görə də o, neytron adlanırdı. Sonrakı araşdırmalar sayəsində onun proton ilə demək olar ki, eyni olduğu ortaya çıxdı. Ümumiyyətlə, neytron və proton inanılmaz dərəcədə oxşardır. Bu kəşfi nəzərə alaraq, həm protonların, həm də neytronların atomun nüvəsinin tərkibinə bərabər miqdarda və bərabər miqdarda daxil olduğunu qəti şəkildə müəyyən etmək mümkün oldu. Hər şey yavaş-yavaş öz yerinə düşdü. Protonların sayı atom nömrəsidir. Atom çəkisi neytronların və protonların kütlələrinin cəmidir. Neytron və protonların sayı bir-birinə bərabər olmayacaq bir izotop da element adlandırıla bilər. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, belə bir halda, element mahiyyətcə eyni qalsa da, onun xassələri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər.

Hansı digər hissəciklər nuklon əvəzinə nüvə rolunu oynayır.

Nüvədəki protonların sayı onun yük nömrəsi adlanır. Z (\displaystyle Z)- bu ədəd Mendeleyevin cədvəlində (Elementlərin dövri sistemi) atomun aid olduğu elementin sıra nömrəsinə bərabərdir. Nüvədəki protonların sayı neytral atomun elektron qabığının strukturunu və beləliklə də müvafiq elementin kimyəvi xassələrini müəyyən edir. Nüvədəki neytronların sayı onun adlanır izotop sayı N (\displaystyle N). Eyni sayda proton və fərqli sayda neytron olan nüvələrə izotoplar deyilir. Eyni sayda neytron, lakin fərqli sayda proton olan nüvələrə izotonlar deyilir. İzotop və izoton terminləri göstərilən nüvələri ehtiva edən atomlara münasibətdə, həmçinin bir kimyəvi elementin kimyəvi olmayan növlərini xarakterizə etmək üçün də istifadə olunur. Nüvədəki nuklonların ümumi sayına onun kütləvi sayı deyilir. A (\displaystyle A) (A = N + Z (\displaystyle A=N+Z)) və dövri cədvəldə göstərilən atomun orta kütləsinə təxminən bərabərdir. Kütləvi sayı eyni, lakin proton-neytron tərkibi fərqli olan nuklidlərə izobarlar deyilir.

Hər bir kvant sistemi kimi, nüvələr də metastabil həyəcanlı vəziyyətdə ola bilər və bəzi hallarda belə vəziyyətin ömrü illərlə hesablanır. Nüvələrin belə həyəcanlanmış hallarına nüvə izomerləri deyilir.

Hekayə

Yüklənmiş hissəciklərin səpilməsi, bir nöqtədə cəmləşmiş və bərabər böyüklükdə əks elektrikin vahid sferik paylanması ilə əhatə olunmuş mərkəzi elektrik yükündən ibarət olan bir atomu fərz etməklə izah edilə bilər. Atomun belə bir quruluşu ilə α- və β-hissəciklər atomun mərkəzindən yaxın məsafədən keçdikdə, belə bir sapma ehtimalı kiçik olsa da, böyük sapmalar yaşayır.

Beləliklə, Ruterford atom nüvəsini kəşf etdi, o andan nüvə fizikası atom nüvələrinin quruluşunu və xassələrini öyrənməyə başladı.

Elementlərin sabit izotoplarının kəşfindən sonra ən yüngül atomun nüvəsinə bütün nüvələrin struktur hissəciyi rolu verildi. 1920-ci ildən hidrogen atomunun nüvəsinin rəsmi termini var - proton. 1921-ci ildə Lise Meitner atom nüvəsinin quruluşunun ilk proton-elektron modelini təklif etdi, ona görə də o, protonlar, elektronlar və alfa hissəciklərindən ibarətdir: 96 . Lakin 1929-cu ildə “azot fəlakəti” baş verdi - V.Heitler və Q.Hersberq azot atomunun nüvəsinin proton-elektron modeli ilə proqnozlaşdırıldığı kimi Fermi-Dirak statistikasına deyil, Bose-Einstein statistikasına tabe olduğunu müəyyən etdilər: 374. . Beləliklə, bu model nüvələrin spinlərinin və maqnit momentlərinin ölçülməsinin eksperimental nəticələri ilə ziddiyyət təşkil etdi. 1932-ci ildə Ceyms Çadvik neytron adlı yeni elektrik neytral hissəcik kəşf etdi. Elə həmin il İvanenko və müstəqil olaraq Heyzenberq nüvənin proton-neytron quruluşu haqqında fərziyyə irəli sürdülər. Sonralar nüvə fizikasının inkişafı və onun tətbiqləri ilə bu fərziyyə tam təsdiqini tapdı.

Atom nüvəsinin quruluşu nəzəriyyələri

Fizikanın inkişafı prosesində atom nüvəsinin quruluşu ilə bağlı müxtəlif fərziyyələr irəli sürülürdü; lakin onların hər biri yalnız məhdud nüvə xassələrini təsvir etməyə qadirdir. Bəzi modellər bir-birini istisna edə bilər.

Ən məşhurları aşağıdakılardır:

• Nüvənin damla modeli - 1936-cı ildə Niels Bor tərəfindən təklif edilmişdir.
• Nüvənin qabıq modeli - XX əsrin 30-cu illərində təklif edilmişdir.

Nüvə fizikası

İlk dəfə atom nüvələrinin yükləri 1913-cü ildə Henri Mozeli tərəfindən müəyyən edilmişdir. Onların eksperimental müşahidələr alim rentgen dalğa uzunluğunun müəyyən sabitdən asılılığını şərh etmişdir Z (\displaystyle Z), elementdən elementə bir dəyişir və hidrogen üçün birə bərabərdir:

1 / λ = a Z − b (\displaystyle (\sqrt (1/\lambda ))=aZ-b), harada

A (\displaystyle a) və b (\displaystyle b)- daimi.

Moselinin təcrübələrində tapdığı, xarakterik rentgen şüalarının dalğa uzunluğunu təyin edən və elementin seriya nömrəsi ilə üst-üstə düşən atom sabitinin yalnız atom nüvəsinin yükü ola biləcəyi qənaətinə gəldi. Moseley qanunu .

Çəki

Neytronların sayındakı fərqə görə A − Z (\displaystyle A-Z) bir elementin izotopları müxtəlif kütlələrə malikdir M (A , Z) (\displaystyle M(A,Z)), nüvənin mühüm xüsusiyyətidir. Nüvə fizikasında nüvələrin kütləsi adətən atom kütlə vahidləri ilə ölçülür ( a. yemək.), biri üçün a. e. m. 12 C nuklidin kütləsinin 1/12 hissəsini götürün. Qeyd etmək lazımdır ki, adətən nuklid üçün verilən standart kütlə neytral atomun kütləsidir. Nüvənin kütləsini təyin etmək üçün atomun kütləsindən bütün elektronların kütlələrinin cəmini çıxarmaq lazımdır (elektronların nüvə ilə bağlanma enerjisini də nəzərə alsaq, daha dəqiq bir dəyər əldə ediləcəkdir) .

Bundan əlavə, nüvə fizikasında kütlənin enerji ekvivalenti tez-tez istifadə olunur. Eynşteyn münasibətinə görə hər bir kütlə dəyəri M (\displaystyle M)ümumi enerjiyə uyğundur:

E = M c 2 (\displaystyle E=Mc^(2)), harada c (\displaystyle c) işığın vakuumdakı sürətidir.

a arasında nisbət. e.m və onun enerji ekvivalenti joul:

E 1 = 1,660 539 ⋅ 10 − 27 ⋅ (2,997 925 ⋅ 10 8) 2 = 1,492 418 ⋅ 10 − 10 (\displaystyle E_(1)=1(,)6605219(,)6605219\c (,)997925\cdot 10^(8))^(2)=1(,)492418\cdot 10^(-10)), E 1 = 931,494 (\displaystyle E_(1)=931(,)494).

Radius

Ağır nüvələrin parçalanmasının təhlili Ruterfordun qiymətləndirməsini dəqiqləşdirdi və nüvənin radiusunu kütlə sayı ilə sadə əlaqə ilə əlaqələndirdi:

R = r 0 A 1/3 (\displaystyle R=r_(0)A^(1/3)),

sabit haradadır.

Nüvənin radiusu sırf həndəsi xarakteristikası olmadığından və ilk növbədə nüvə qüvvələrinin təsir radiusu ilə əlaqəli olduğundan, dəyəri r 0 (\displaystyle r_(0)) təhlilində dəyərin alındığı prosesdən asılıdır R (\displaystyle R), orta dəyər r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 (\displaystyle r_(0)=1(,)23\cdot 10^(-15)) m, beləliklə əsas radius metrlə:

R = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 A 1 / 3 (\displaystyle R=1(,)23\cdot 10^(-15)A^(1/3)).

Kernel anları

Onu təşkil edən nuklonlar kimi nüvənin də öz anları var.

Spin

Nuklonların öz mexaniki momentinə və ya spininə bərabər olduğundan 1/2 (\displaystyle 1/2), onda nüvələrin də mexaniki momentləri olmalıdır. Bundan əlavə, nuklonlar orbital hərəkətdə nüvədə iştirak edirlər ki, bu da hər bir nuklonun müəyyən bucaq impulsu ilə xarakterizə olunur. Orbital momentlər yalnız tam ədədlər alır ℏ (\displaystyle \hbar)(Dirak sabiti). Nuklonların bütün mexaniki momentləri, həm spinlər, həm də orbitallar cəbri olaraq cəmlənir və nüvənin spinini təşkil edir.

Nüvədəki nuklonların sayının çox böyük olmasına baxmayaraq, nüvələrin spinləri adətən kiçik olur və bir neçədən çox deyil ℏ (\displaystyle \hbar), bu, eyniadlı nuklonların qarşılıqlı təsirinin özəlliyi ilə izah olunur. Bütün qoşalaşmış protonlar və neytronlar yalnız elə qarşılıqlı fəaliyyət göstərirlər ki, onların spinləri bir-birini ləğv etsin, yəni cütlər həmişə antiparalel spinlərlə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bir cütün ümumi orbital momentumu da həmişə sıfırdır. Nəticədə nüvələrdən ibarətdir cüt Ədəd protonların və cüt sayda neytronların mexaniki impulsu yoxdur. Sıfırdan fərqli spinlər yalnız tərkibində qoşalaşmamış nuklonları olan nüvələr üçün mövcuddur, belə bir nuklonun spini öz orbital impulsuna əlavə olunur və bəzi yarımtam qiymətə malikdir: 1/2, 3/2, 5/2. Tək-tək tərkibli nüvələrin tam spinləri var: 1, 2, 3 və s. .

Maqnit momenti

Fırlanma ölçmələri birbaşa əlaqəli maqnit momentlərinin mövcudluğu ilə mümkün olmuşdur. Onlar maqnitonlarla ölçülür və müxtəlif nüvələr üçün -2 ilə +5 nüvə maqnitonları arasındadır. Nuklonların nisbətən böyük kütləsi səbəbindən nüvələrin maqnit momentləri elektronlarınkinə nisbətən çox kiçikdir, ona görə də onları ölçmək xeyli çətindir. Spinlər kimi, maqnit momentləri də spektroskopik üsullarla ölçülür, ən dəqiqi nüvə maqnit rezonansı üsuludur.

Cüt-cüt cütlərin maqnit momenti, spin kimi, sıfıra bərabərdir. Cütləşməmiş nuklonlara malik nüvələrin maqnit momentləri bu nuklonların daxili momentləri və qoşalaşmamış protonun orbital hərəkəti ilə əlaqəli momentdən əmələ gəlir.

Elektrik dördqütblü anı

Birlikdən böyük və ya ona bərabər fırlanan atom nüvələrinin sıfırdan fərqli dördqütblü momentləri var ki, bu da onların tam sferik olmadığını göstərir. Dördqütblü momentin nüvəsi spin oxu boyunca uzadılıbsa (fusiform gövdə) artı işarəsi, nüvə spin oxuna perpendikulyar müstəvidə (lentikulyar cisim) dartılıbsa mənfi işarəsi var. Müsbət və mənfi dördqütblü anlara malik nüvələr məlumdur. Sıfırdan fərqli dördqütblü anı olan nüvənin yaratdığı elektrik sahəsində sferik simmetriyanın olmaması atom elektronlarının əlavə enerji səviyyələrinin əmələ gəlməsinə və atomların spektrlərində aralarındakı məsafələr dördqütblü momentdən asılı olan hiper incə struktur xətlərinin yaranmasına səbəb olur. .

Bağ enerjisi

Əsas Sabitlik

Kütləvi sayı 50-60-dan çox və ya ondan az olan nuklidlər üçün orta bağlanma enerjisinin azalması faktından belə nəticə çıxır ki, kiçik nüvələr üçün A (\displaystyle A) qaynaşma prosesi enerji baxımından əlverişlidir - kütlə sayının artmasına səbəb olan termonüvə sintezi və böyük nüvələr üçün A (\displaystyle A)- bölmə prosesi. Hazırda enerjinin buraxılmasına səbəb olan bu proseslərin hər ikisi həyata keçirilmişdir, ikincisi müasir nüvə enerjisinin əsasını təşkil edir, birincisi isə inkişaf mərhələsindədir.

Ətraflı tədqiqatlar göstərdi ki, nüvələrin sabitliyi də parametrdən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır N/Z (\displaystyle N/Z)- neytron və proton ədədlərinin nisbəti. Ən sabit nüvələr üçün orta N / Z ≈ 1 + 0,015A 2 / 3 (\displaystyle N/Z\təqribən 1+0,015A^(2/3)), buna görə də yüngül nuklidlərin nüvələri ən sabitdir N ≈ Z (\displaystyle N\təxminən Z) və kütlə sayı artdıqca, protonlar arasında elektrostatik itələmə getdikcə daha çox nəzərə çarpır və sabitlik bölgəsi istiqamətə doğru dəyişir. N > Z (\displaystyle N>Z)(izahlı rəqəmə baxın).

Təbiətdə rast gəlinən sabit nuklidlərin cədvəlini nəzərdən keçirsək, onların cüt və tək qiymətlərlə paylanmasına diqqət yetirə bilərik. Z (\displaystyle Z) və N (\displaystyle N). Bu kəmiyyətlərin tək dəyərləri olan bütün nüvələr yüngül nuklidlərin nüvələridir 1 2 H (\displaystyle ()_(1)^(2)(\textrm (H))), 3 6 Li (\displaystyle ()_(3)^(6)(\textrm (Li))), 5 10 B (\displaystyle ()_(5)^(10)(\textrm (B))), 7 14 N (\displaystyle ()_(7)^(14)(\textrm (N))). Tək A olan izobarlar arasında, bir qayda olaraq, yalnız biri sabitdir. Hətta halda A (\displaystyle A) tez-tez iki, üç və ya daha çox sabit izobarlar var, buna görə də ən sabitləri cüt-cüt, ən azı - tək-təkdir. Bu fenomen onu göstərir ki, həm neytronlar, həm də protonlar antiparalel spinlərlə cüt-cüt qruplaşmaya meyllidirlər ki, bu da yuxarıdakı bağlayıcı enerjidən asılılığın hamarlığının pozulmasına səbəb olur. A (\displaystyle A) .

Beləliklə, protonların və ya neytronların sayının pariteti müəyyən bir sabitlik marjası yaradır ki, bu da müvafiq olaraq izotoplar üçün neytronların və izotonlar üçün protonların sayına görə fərqlənən bir neçə sabit nuklidin mövcudluğunun mümkünlüyünə səbəb olur. Həmçinin, ağır nüvələrin tərkibindəki neytronların sayının pariteti onların neytronların təsiri altında parçalanma qabiliyyətini müəyyən edir.

nüvə qüvvələri

nüvə qüvvələri- bunlar nüvədə nuklonları saxlayan qüvvələrdir, yalnız kiçik məsafələrdə hərəkət edən böyük cəlbedici qüvvələrdir. Onların doyma xassələri var, bununla əlaqədar olaraq nüvə qüvvələrinə mübadilə xarakteri verilir (pi-mezonların köməyi ilə). Nüvə qüvvələri spindən asılıdır, elektrik yükündən müstəqildir və mərkəzi qüvvələr deyil.

Kernel səviyyələri

Enerjisi istənilən qiymət ala bilən sərbəst hissəciklərdən fərqli olaraq (sözdə davamlı spektr), bağlı hissəciklər (yəni kinetik enerjisi potensialın mütləq dəyərindən az olan hissəciklər) kvant mexanikasına görə, yalnız diskret spektr adlanan müəyyən diskret enerji dəyərlərinə malik dövlətlərdə olmaq. Nüvə bağlı nuklonlar sistemi olduğundan diskret enerji spektrinə malikdir. Adətən ən aşağı səviyyədə olur enerji vəziyyəti, çağırdı əsas. Əgər enerji nüvəyə ötürülürsə, o, çevriləcək həyəcanlı vəziyyət.

Birinci yaxınlaşmada nüvənin enerji səviyyələrinin yeri:

D = a e − b E ∗ (\displaystyle D=ae^(-b(\sqrt (E^(*))))), harada:

D (\displaystyle D)- səviyyələr arasında orta məsafə,

E ∗ (\displaystyle E^(*)) nüvənin həyəcan enerjisidir,

A (\displaystyle a) və b (\displaystyle b)- müəyyən bir nüvə üçün sabit əmsallar:

A (\displaystyle a)- ilk həyəcanlanmış səviyyələr arasında orta məsafə (yüngül nüvələr üçün təxminən 1 MeV, ağır nüvələr üçün 0,1 MeV)

B (\displaystyle b) artan həyəcan enerjisi ilə səviyyələrin konsentrasiya sürətini təyin edən sabitdir (yüngül nüvələr üçün təxminən 2 MeV −1/2 , ağır nüvələr üçün 4 MeV −1/2).

Həyəcan enerjisinin artması ilə ağır nüvələrdə səviyyələr daha tez birləşir və səviyyə sıxlığı da nüvədəki neytronların sayının paritetindən asılıdır. Cüt (xüsusilə sehrli) sayda neytronları olan nüvələr üçün səviyyə sıxlığı tək olan nüvələrə nisbətən daha azdır; bərabər həyəcanlanma enerjilərində, cüt sayda neytronlu nüvədə ilk həyəcanlanmış səviyyə, bir nüvədən daha yüksəkdir. qəribə biri.

Bütün həyəcanlı vəziyyətlərdə nüvə yalnız müəyyən müddətə, həyəcan bu və ya digər şəkildə aradan qaldırılana qədər qala bilər. Həyəcan enerjisi verilmiş nüvədə bir hissəciyin və ya hissəciklər qrupunun bağlanma enerjisindən az olan vəziyyətlərə deyilir. əlaqəli; bu halda həyəcan yalnız qamma şüalanması ilə aradan qaldırıla bilər. Oyanma enerjisi hissəciklərin bağlanma enerjisindən çox olan vəziyyətlər adlanır kvazistasionar. Bu halda nüvə bir hissəcik və ya qamma şüası yaya bilər.