1、2019/2/20,原子核物理导论,一、核物理的研究对象,绪论,十九世纪末，对物质结构的研究：宏观微观。 原子物理学研究的是原子结构及其运动规律； 原子核物理研究的是核的结构、性质及其运动规律。,一、核物理的发展（分三阶段）,第一阶段：探索阶段 1896a1930a,1896年，Becquerel（法国）研究铀矿时发现来自核内部的天然放射性现象；（开端） 1911年，卢瑟福散射实验：用射线轰击铂，提出原子的核式结构；1919年，卢瑟福等人 +13N 16O+p （第一次人工核反应），说明质子是核的组成成分，带“+”电。 该阶段研制了一系列探测仪器，发现了放射性射线对某些疾病的治疗作用（核医学）
2、。,绪论,第二阶段：形成阶段 1930a1945a,1932年， J.Chadwick（恰德威克）发现中子 +9Be 12C+n，由此海森堡和伊万宁柯提出核由质子和中子组成； 1932年， C.D.Anderson（安德逊）发现正电子（由云室中拍摄的正电子径迹照片）； 1934年，居里（Curie）发现用人工方法可以产生放射性 +27Al 30P+n； 1939年， Hahn（哈恩）和Strassmann（斯特拉斯曼）发现了铀的裂变；,绪论,第三阶段：大发展阶段 1945a现在,纵向：主要针对未发现的或不能解释的事物 横向：核技术的应用研究核武器、核燃料、能源与动力、辐射防护及核技术的其它应用
3、研究。如辐射育种、医用 相机、放射性免疫测定技术、环境污染与保护、能源开发、癌症的诊断与治疗、医用器材的辐射杀菌、食品辐射保鲜等。,绪论,核技术在医学中的应用：核技术在医学中的应用，主要包括核技术诊断和辐射治疗。这种应用又称核医学。,1936年，哈密尔顿（J.G.Hamilton）观察钠-24在人体内的吸收和排泄，开创了放射性同位素用于医学临床的应用研究。 1939年，哈密尔顿、索莱和埃文斯发表首篇应用碘-131诊断病人的报告。1942年，赫尔兹和哈密尔顿第一次用碘-131治疗甲亢取得成功。,绪论,1951年，凯森等首次制成并使用放射性同位素自动扫描仪，使人体脏器扫描显影技术得到发展。1953
4、年，涅维尔首先提出核医学（Nuclear Medicine）的概念。 1957年，世界上第一台医用回旋加速器制成，用它生产出一些人体内广泛存在的基本元素的短半衰期放射性同位素，如碳、氮、氧等，为生命现象研究、疾病诊断和治疗开拓了良好的前景。1958年，安格尔研制成功 照相机，此后由于其普遍使用和计算机化，促进了核医学的发展。,绪论,1959年，叶罗等首创了胰岛素放射免疫分析技术，此后，在体外进行超微量分析的放射免疫分析法获得了迅速发展，用放射免疫法可测出300多种物质，其分析下限为10-12g。1975年，达瑞首次建立了放射性核素发射式计算机处理断层摄影技术（ECT），使核医学发展到物质代谢、
5、功能和形态结合起来进行观察研究的新阶段。 ,绪论,CT机,钴-60治疗机,历史回顾重要人物,贝克勒尔(H.Becquerel), 法国物理学家（1852-1908），1903年获得诺贝尔奖。发现了铀(U)放射现象，这是人类历史上第一次在实验室里观察到原子核现象。,绪论,居里(M.Curie) ，法国物理学家（1867-1934），波兰人，1903年获得诺贝尔奖。发现钋(Po)和镭(Ra); 她的女儿(I.Joliot-Curie, 1897-1956)和女婿(F. Joliot-Curie, 1900-1958)因发现人工放射性获1934年诺贝尔奖。,历史回顾重要人物,绪论,卢瑟福 (E.Ru
6、therford)，英国物理学家(1871-1937)，新西兰人，1908年获得诺贝尔奖。证实了a 射线为He2+， b 射线为电子； 提出了原子的核式模型；首次实现人工核反应；培养了10名诺贝尔奖获得者。 + 13N 16O + p,历史回顾重要人物,绪论,恰德威克(J.Chadwick)，英国物理学家(1891-1974)，1935年因发现了中子获得诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子核物理的诞生。 + 9Be 12C + n,历史回顾重要人物,绪论,费米（ E.Fermi ），意大利物理学家(1901-1954)，1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链式反应堆。,历史回顾重要人物,绪论,穆斯
7、堡尔（R.L.Mossbauer，1929-1976）, 德国物理学家。1961年因为对 辐射的共振吸收的研究和发现的Mossbauer效应获诺贝尔物理学奖。,历史回顾重要人物,绪论,李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄的实验所证实。,历史回顾重要人物,绪论,丁肇中，(1936)与 B.Richter, (1931)分别发现J粒子，找到了美夸克存在的证据，1976年获诺贝尔奖。,历史回顾重要人物,绪论,原子弹之父：奥本海默,绪论,历史回顾两弹一星元勋,两弹一星？,原指：原子弹；氢弹；人造卫星 后引申为：原子弹、氢弹；导弹；人造卫星。,绪论,王淦昌(1907-1998) 核武
8、器研制的主要科学技术领导人之一，核武器研究实验工作的开拓者。 他是中国惯性约束核聚变研究的奠基者。,两弹一星元勋,绪论,钱三强(1913-1992) 中国原子能事业的开拓者和奠基人之一。 他是中国惯性约束核聚变研究的奠基者。 50年代领导建成中国第一个重水型原子反应堆和第一台回旋加速器，以及一批重要仪器设备。,两弹一星元勋,绪论,邓稼先(1924-1986) 在原子弹、氢弹研究中，领导开展了爆轰物理、流体力学，状态方程、中子输运等基础理论研究。 领导完成原子弹的理论方案，并参与指导核试验的爆轰模拟试验。,两弹一星元勋,绪论,朱光亚(1924-) 1957年从事核反应堆的研究工作，跨出了中国自行
9、设计、建造核反应堆的第一步。 他是中国核武器研制的科学技术领导人，负责并领导中国原子弹、氢弹的研制工作。,两弹一星元勋,绪论,于 敏(1926-) 在氢弹原理突破中解决了热核武器物理中一系列基础问题，提出了从原理到构形基本完整的设想，起了关键作用。,两弹一星元勋,绪论,彭桓武(1915-) 领导并参加原子弹、氢弹的原理突破和战略核武器的理论研究、设计工作。 在中子物理、辐射流体力学、凝聚态物理、爆轰物理等多种学科领域取得了对实践有重要指导意义的一系列理论成果。,两弹一星元勋,绪论,程开甲(1918-) 我国第一颗原子弹研制的开拓者之一，我国核武器试验事业的创始人之一。 在国内第一个计算出原子弹
10、爆炸的弹心温度和压力，其内爆机理研究解决了原子弹的关键问题。,两弹一星元勋,绪论,周光召(1929-) 为我国第一颗原子弹、氢弹的研制成功作出了重大贡献。 在理论物理的各主要领域都有过杰出的创造性成果。,两弹一星元勋,绪论,陈能宽(1923-) 金属物理学家 在我国第一颗原子弹、氢弹及核武器的发展研制工作中，主要领导组织了核装置爆轰物理、炸药和装药物理化学、特殊材料及冶金、实验核物理等学科领域的研究工作。,两弹一星元勋,绪论,郭永怀(1909-1968) 空气动力学家 在我国原子弹、氢弹的研制工作中领导和组织爆轰力学、高压物态方程、空气动力学、飞行力学、结构力学和武器环境实验科学等研究工作，解
11、决了一系列重大问题。,两弹一星元勋,绪论,2019/2/20,1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象;1897：P.1903：卢瑟福证实a 射线为He2+， b 射线为电子；1911：卢瑟福提出原子的核式模型；1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子。,历史回顾重要事件,绪论,2019/2/20,1932：J.Chadwick发现了中子;1934：F.1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆；1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸；1952：氢弹试爆成功。,历史回顾重要事件,绪论,2019/2/20,1958：我国建成第一座重水型原子反应堆;1964：我国第一颗原
12、子弹试爆成功；(10.16)1967：我国第一颗氢弹试爆成功；(6.17)1969：我国首次成功地下核实验；1984：我国受控热核聚变实验装置顺利启动；1988：北京正负电子对撞机首次对撞成功；1991：秦山核电站发电成功;,历史回顾重要事件,绪论,“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡。 “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“
13、漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我是死神，我是世界的毁灭者。”,历史回顾原子弹,绪论,在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多。 美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤。广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%。长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市总人口的37%。,历史回顾原子弹,绪论,中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 1964年10月16日,历史回顾原子弹,绪论,中国第一颗氢弹爆炸蘑菇云,从第一颗原子弹到第一颗氢弹试爆成功，美国人走过艰难的7年零4个月，苏联人用了4年，英国人用了4年零7个月，法国人更是经过8年零6个月才修得正果，而中国人只用了惊人的短短2年零8个月时间，这是中国人创造的奇迹！,返回主目录,绪论,
