原子核物理学yuanzihe wulixue
简称核物理,是20世纪初逐渐形成的一个物理学分支。它研究核的结构和变化规律,射线束的获得、探测和分析技术,以及同核能、核技术应用有关的物理问题。它是一门既有深刻理论意义,又有重大实践意义的学科。
在19世纪的最后30年,生产的发展超过以前任何时期,工业技术提高很多。在这样的时代背景下,1896年贝可勒尔发现天然放射性,这是人们第一次观察到的核变化。通常就把这一重大发现看成是核物理的开端。此后的40多年,人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究,并且利用放射性射线对原子核做了初步探讨,这是核物理发展的初期阶段。在这一阶段主要是通过放射线衰变研究,证明一种元素可以通过α或β衰变变成另一种元素,推翻了元素不可分的观点。1911年卢瑟福利用α射线轰击各种原子,观测α射线所发生的偏折,从而确定了原子的核结构。1919年卢瑟福等又发现用α粒子轰击氮核会放出质子,这是首次用人工实现的核反应,应用这一方法才有了1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的合成结果。原子核是由质子和中子组成。此阶段人们第一次观察到用人工加速粒子所产生的原子核反应,第一座加速器成功运转,在宇宙射线中发现了正电子和介子、应用放射性射线治疗某些疾病,出现了核医学这个核技术应用的重要领域。
20世纪40年代前后,核物理进入一个大发展的阶段。1939年哈恩和斯特拉斯曼发现了核裂变,不久科学家认识到这现象可能被利用作为巨大的动力源,1942年费米建立了第一个链式裂变反应堆。原子武器先后被几个国家所掌握,原子能在生产事业的应用也发展起来。1954年第一次把原子能用于发电。1950年以后人们又从事受控制热核反应的研究,这是原子能的另一来源。人们通过核反应已经人工合成了17种原子序数大于92的超铀元素和上千种新的放射性核素。通过高能和超高能射线束和原子核的相互作用,人们发现了上百种短寿命的粒子即重子、介子、轻子和各种共振态粒子。从而建立了一门新的学科——粒子物理学。过去人们通过宏观物体的研究,知道物质之间有电磁相互作用和万有引力两种长程的相互作用,通过对原子核的深入研究,又发现物质之间还有两种短程的相互作用,即强相互作用和弱相互作用。70年代以后核物理进入了一个向纵深发展和广泛应用的新的更成熟阶段,现在的研究主要分下列几个方面:
❶原子核的结构,核力的性质等物理问题。这些问题主要通过核反应、核能谱等实验和理论工作进行研究。
❷亚核粒子的性质和相互作用问题,这些通过宇宙线和高能加速器进行研究。
❸关于原子能的产生和应用的科学技术问题。
核物理研究之所以受到人们的重视,得到社会的大力支持是和它具有广泛而重要的应用价值密切相关的,其应用主要有以下几个方面:
❶核能源的开发。
❷同位素的应用。
❸射线辐射的应用。
❹中子束的应用。
❺离子束的应用等。在原子核物理学诞生、壮大和巩固的全部过程中,通过核技术的应用,核物理与其他学科及生产、医疗、军事等部门建立了广泛的联系,取得了有力的支持,核物理基础研究又为核技术的应用不断开辟新的途径。核基础研究和核技术应用的需要推进了粒子加速技术和核物理实验技术的发展,而这两门技术的新发展,又有力地促进了核物理的基础和应用研究。
简称“核物理”。研究原子核的结构、性质和变化规律的学科。广义上还包括宇宙射线、基本粒子、中子物理、带电粒子及各种辐射与物质的相互作用等方面。它是近代科学中发展最为迅速的部分之一,是原子能科学技术的基础。