INTRODUCTION TO NUCLEAR PHYSICSAPHY 272

Dr. Zainab Z. Alfull

العامة والمعلومات المقرر تحديد

: رمزه و المقرر النووية اسم الفيزياء في مقدمة.فزت 272-

: المعتمدة .نظري (2ساعات ) 2 الساعات المقرر تقديم يتم التي البرامج أو البرنامج

التطبيقية) ( ضمنها، العلوم بكالوريوس تدريس عن المسئول التدريس هيئة عضو اسم

الفل: زكي زينب د المقرر المقرر هذه تقديم سيتم التي السنة أو المستوى

الرابع فيه: المستوى ( وجدت إن المقرر لهذه المسبقة 251: المتطلبات

فزت

األهداف

األساسية بالخصائص الطالب تعريف إلى المقرر هدا يهدف * وأيضا اإلشعاعي النشاط بعملية الطالب يلم كما للنواة

وتفاعل المختلفة اإلشعاعات أنواع على الطالب يتعرفالكواشف على الطالب يتعرف كذلك و المادة مع اإلشعاع

. تطبيقها ومدى المختلفة النووية

: ( : للمقرر العام الوصف يرفق مالحظة المقرر وصف) بالقسم الدليل أو النشرة في الموجود

: الكتلة رقم للنواة األساسية الكهربية "A"الخواص الشحنة ورقمZ"" - الذرية" النواة شحنة الذرية ووحدات" Zللنواة والطاقة الكتلة

-) ( - العزم- المغزلية المغزلي اللف النواة قطر نصف قياسها - رباعي- الكهربي العزم حفظها وقانون الندية المغناطيسي

-) الترابط- ) طاقة األيزوتوبى اللف األيزوتوبية المغزلية القطب) النواة ) – ترابط لطاقة أخرى صور للنيوكلون الترابط طاقة النووي

- اإلشعاعي : النشاط في التحلل نظرية أسس اإلشعاعي النشاط - النووية التحوالت العمر ومتوسط النصف عمر وفترة التحلل ثابت

اإلشعاعي- االتزان المتتالية - - : ألفا لجسيمات والطاقة المدى ألفا جسيمات والمادة اإلشعاع

- - الخلفية االستطارة بيتا لجسيمات والطاقة المدى بيتا جسيمات – ( - الكهروضوئي التأثير جاما أشعة امتصاص بيتا لجسيمات

) والبوزيترونات – اإللكترونات أزواج إنتاج كومبتون استطارة - : واأليونات اإللكترونات حركة مقدمة النووية اإلشعاعات كواشف

-) التيار ) – – اإللتحام إعادة اإللتصاق اإلنسيابية الحركة الغازات فى – ( - التأين غرفة الغازية الكواشف الغازات فى واأليونى اإللكترونى

– - السحابية – الغرفة مولر جيجر عدادات التناسبية العداداتالوميضية – – – الكواشف الفقاعية الغرفة اإلنتشار غرفة الغرفة

تشيرنكوف – – – كواشف الشرارى العداد الموصلة شبه الكواشف) النووى ) المستحلب التصوير وأفالم الواح

المكتسبة المعرفة تقييم طرق

1 - واألبحاث والتقارير الواجباتالدراسي- 2 الفصل خالل القصيرة االختباراتو- 3 المعارف درجة لتحصيل الفصلي االختبار

المقرر عليها أشتمل التي المفاهيم

اإلدراكية – المعرفية المهارات

بعضهم تربط التي والقوى النواة مكونات معرفةببعض.

وكيفية المختلفة اإلشعاعات خصائص معرفة. منها الوقاية

أنواع من نوع لكل المناسب الكاشف اختياراإلشعاع.

من المكتسبة المفاهيم تطبيق كيفية يحدد أن. المختلفة العملية النواحي في المقرر

في- المستخدمة التعلم استراتيجيات- اإلدراكية المعرفية المهارات تطوير

-الذاتي التعلم إستراتيجية2 ( -خالل من التعاوني التعلم إستراتيجية

المشتركة واألبحاث التعليمي الحوار و المناقشة.) الطالب بين

3 -الحديثة التعلم تقنيات على) استخدام اإلطالعالمناسبة – االلكترونية المواقع الرقمية المكتبة

المقرر ( لمحتوى

- اإلدراكية المعرفية المهارات تقييم طرقالمكتسبة

الدروس و المحاضرة في االيجابية المشاركة. الواجبات , و األبحاث و المقاالت التطبيقية

2. -النهائي و التقني التطبيقي االختبار

التقويم لمهام الزمني الجدول تحديدخالل وفقها الطلبة تقييم يتم التي

الدراسي الفصلالدرجة نسبة

درجة إلىالتقييم النهائي

األسبوع التقييم المستحق مهمة طبيعة

رقم التقييم

درجات5طوال الفصل

الدراسي1التقارير واألبحاث

درجات5طوال الفصل

الدراسيالواجبات المنزلية

والبحث في اإلنترنت2

درجات10طوال الفصل

الدراسياالختبارات السريعة

(Quizzes)3

درجة15األسبوع السادس

4االختبار الدوري األول

درجة15األسبوع

الثاني عشر5االختبار الدوري الثاني

درجة50األسبوع السادس

عشر

االختبار النهائي6

المجموع درجة100

: التعلم مصادر المقرر .NUCLEAR PHYSICS ,S.N.GOSHALSالكتاب

CHAND & COMPANY LTD.)2008(   : المطلوبة ) ( الرئيسة الكتب الكتاب

1- H. A. Beth and Morrison, Elementary Nuclear Theory, John Wiley and Sons )1966(.

2- R. D. Evans, The atomic Nucleus, McGraw Hill Book Company )1955(.

3-I. Kaplan, Nuclear Physics, 2nd edition, Addison Wesley )1979(.

4-Fundamental of Nuclear Physics, N.A. Jelley Cambridge University press, 1990.

5-Introduction to Nuclear Physics, A. Das and T. Ferbel, John Wiley&Sons, Inc., USA, 1994.

..... الخ اإلنترنت ومواقع اإللكترونية المواقع. المقرر بمواضيع عالقة لها التي االنترنت شبكة على الويب مواقع

NUCLEAR STRUCTURE AND GENERAL POPERTIES OF NUCLEI

First chapter

The nucleus of an atom is abound quantum system and hence can exist in different quantum states characterized by their energies ,angular momenta etc. the lowest energy state is known as as the ground state and the nuclei normally exist in this state , the properties of the nuclei which will be discussed in this chapter correspond to their ground states and are usually called their static properties in contrast to the dynamic characteristics of the nuclei which are exhibited in the processes of nuclear reactions, nuclear excitations and nuclear decay. The important static properties of the nuclei include their electric charge , mass, binding energy, size ,shape, angular momentum , magnetic dipole moment, electric quadruple moment, statistics, parity, and iso-spin. We will discuss these properties Insha'Allah during this semester.

NUCLEAR MASS AND BINDING ENERGY

ATOMES AND ISOTOPES

The atomic nuclei are made up of two different types of elementary particles, protons &neutrons. Proton (p) has positive charge(+e) and a mass about 1836 times the electronic mass me . Neutrons (n) is electrically neutral and is slightly heavier than the protons. The protons and the neutrons are held together inside the nucleus by very strong short range attractive force . this force is different from the more commonly known forces like the gravitational or electrical forces and constitutes what may be called the specifically nuclear interaction. The protons and the neutrons are jointly known as the nucleons.

MASS NUMBER AND ATOMIC NUMBER

The sum of the numbers of protons(Z) and the neutrons(N) inside the nucleus is known as its mass number A, so that A= Z+N .Obviously A is an integer just as N and Z is equal to the atomic number of the element in the periodic table .

A nucleus of an atom X of an atomic number Z and mass number A is symbolically written as , for example denotes the nucleus of the helium atom of atomic number 2 and mass number 4, this is actually Alfa particle . the subscript to the left of the atomic number is often omitted , so that we can write .

XAZHe42

ISOTOPES

Nuclei with the same Z, but different A are called isotopes. A particular element with a given Z may have isotopes of different mass numbers. Their nuclei contain the same number of protons and different number of neutrons. Isotopes were first discovered amongst naturally radioactive elements J.J. Thomson while exploring the properties of positive rays by the parabola method, was the first to discover stable isotopes of neon (Z=10), viz., 20Ne and 22Ne .many elements have more than one stable isotope. Elements having more than one stable isotope in the natural state are mixtures of these isotopes in fixed proportions, known as their relative abundances ,which remain more or less the same.

Nuclei with the same A, but different Z are called isobars , while nuclei with the same number of n are known as isotones

BINDING ENERGY

in nuclear physics we are concerned with the masses of the nuclei , experimental determination using mass spectroscopes yield the atomic masses. Hence in all tables , it is the atomic masses shown not the nuclear masses. The nuclear mass Mnuc.is obtained from the atomic mass M by subtracting the masses of Z orbital electrons from the latter.

This expression is not exact, since it does not take into account the binding energies of the electrons in the atom. However the error due to this is very small and hence in all numerical calculations involving the nuclear processes , it is the atomic masses which are used, since the electronic masses usually cancel out.

enuc ZmMM

The nuclei of the atoms are very strongly bound. It requires energies of the order of a few million electron volts (MeV) to break away a nucleon from a nucleus compared to only a few electron volts to detach an orbital electron from an atom to ionize it.(in the case of hydrogen atom this ionization energy is 13.6 eV.).

If we want to break up a nucleus of Z protons and N neutrons completely so that they are separated from one another, A certain minimum amount of energy is to be supplied to the nucleus . this energy is known as binding energy of the nucleus .

Conversely if we start with Z protons and N neutrons at rest , all completely separated from one another , and then bring these together to constitute the nucleus of mass number A=Z+N and nuclear charge Z, then an amount energy equal of energy equal to the binding energy of the nucleus will be evolved .let us see what the source of this energy is .