INTRODUCTION TO NUCLEAR
PHYSICS
APHY 272
Dr. Zainab Z. Alfull
‫تحديد المقرر والمعلومات العامة‬
‫‪ ‬اسم المقرر و رمزه‪ :‬مقدمة في الفيزياء النووية ‪ 272 -‬فزت ‪.‬‬
‫‪ ‬الساعات المعتمدة‪ 2 :‬ساعات ( ‪ 2‬نظري )‪.‬‬
‫‪ ‬البرنامج أو البرامج التي يتم تقديم المقرر ضمنها‪ ( ،‬بكالوريوس العلوم‬
‫التطبيقية )‬
‫‪ ‬اسم عضو هيئة التدريس المسئول عن تدريس المقرر‪ :‬د زينب زكي الفل‬
‫‪ ‬المستوى أو السنة التي سيتم تقديم هذه المقرر فيه‪ :‬المستوى الرابع‬
‫‪ ‬المتطلبات المسبقة لهذه المقرر(إن وجدت‪ 251 :‬فزت‬
‫األهداف‬
‫‪ ‬يهدف هدا المقرر إلى تعريف الطالب بالخصائص األساسية للنواة كما يلم‬
‫الطالب بعملية النشاط اإلشعاعي وأيضا ً يتعرف الطالب على أنواع‬
‫اإلشعاعات المختلفة وتفاعل اإلشعاع مع المادة و كذلك يتعرف الطالب‬
‫على الكواشف النووية المختلفة ومدى تطبيقها‪.‬‬
‫وصف المقرر‪( :‬مالحظة‪ :‬يرفق الوصف العام للمقرر الموجود في‬
‫النشرة أو الدليل بالقسم)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫الخواص األساسية للنواة‪ :‬رقم الكتلة "‪ "A‬ورقم الشحنة الكهربية "‪ "Z‬للنواة‬
‫الذرية‪ -‬شحنة النواة الذرية "‪ "Z‬الكتلة والطاقة ووحدات قياسها‪ -‬نصف قطر‬
‫النواة‪ -‬اللف المغزلي (المغزلية)‪ -‬العزم المغناطيسي‪ -‬الندية وقانون حفظها‪ -‬العزم‬
‫الكهربي رباعي القطب‪ -‬المغزلية األيزوتوبية (اللف األيزوتوبى)‪ -‬طاقة الترابط‬
‫النووي (طاقة الترابط للنيوكلون – صور أخرى لطاقة ترابط النواة)‬
‫النشاط اإلشعاعي ‪ :‬أسس نظرية التحلل في النشاط اإلشعاعي‪ -‬ثابت التحلل وفترة‬
‫عمر النصف ومتوسط العمر‪-‬التحوالت النووية المتتالية‪ -‬االتزان اإلشعاعي‬
‫اإلشعاع والمادة‪ :‬جسيمات ألفا‪ -‬المدى والطاقة لجسيمات ألفا‪ -‬جسيمات بيتا‪-‬المدى‬
‫والطاقة لجسيمات بيتا‪ -‬االستطارة الخلفية لجسيمات بيتا‪ -‬امتصاص أشعة جاما‬
‫(التأثير الكهروضوئي – استطارة كومبتون – إنتاج أزواج اإللكترونات‬
‫والبوزيترونات)‬
‫كواشف اإلشعاعات النووية‪ :‬مقدمة‪-‬حركة اإللكترونات واأليونات فى الغازات‬
‫(الحركة اإلنسيابية – اإللتصاق – إعادة اإللتحام)‪-‬التيار اإللكترونى واأليونى فى‬
‫الغازات‪-‬الكواشف الغازية (غرفة التأين – العدادات التناسبية – عدادات جيجر‬
‫مولر‪ -‬الغرفة السحابية – الغرفة غرفة اإلنتشار – الغرفة الفقاعية – الكواشف‬
‫الوميضية – الكواشف شبه الموصلة – العداد الشرارى – كواشف تشيرنكوف –‬
‫الواح وأفالم التصوير (المستحلب النووى)‬
‫طرق تقييم المعرفة المكتسبة‬
‫‪- 1 ‬الواجبات والتقارير واألبحاث‬
‫‪ -2‬االختبارات القصيرة خالل الفصل الدراسي‬
‫‪ -3‬االختبار الفصلي لتحصيل درجة المعارف و المفاهيم التي أشتمل‬
‫عليها المقرر‬
‫المهارات المعرفية – اإلدراكية‬
‫‪ ‬معرفة مكونات النواة والقوى التي تربط بعضهم ببعض‪.‬‬
‫‪ ‬معرفة خصائص اإلشعاعات المختلفة وكيفية الوقاية منها‪.‬‬
‫‪ ‬اختيار الكاشف المناسب لكل نوع من أنواع اإلشعاع‪.‬‬
‫‪ ‬أن يحدد كيفية تطبيق المفاهيم المكتسبة من المقرر في النواحي العملية‬
‫المختلفة‪.‬‬
‫ استراتيجيات التعلم المستخدمة في تطوير المهارات‬‫المعرفية‪-‬اإلدراكية‬
‫‪ - ‬إستراتيجية التعلم الذاتي‬
‫‪ -2 ‬إستراتيجية التعلم التعاوني ( من خالل المناقشة و الحوار التعليمي‬
‫واألبحاث المشتركة بين الطالب)‪.‬‬
‫‪-3 ‬استخدام تقنيات التعلم الحديثة ( اإلطالع على المكتبة الرقمية –‬
‫المواقع االلكترونية المناسبة لمحتوى المقرر )‬
‫طرق تقييم المهارات المعرفية‪-‬اإلدراكية المكتسبة‬
‫‪ ‬المشاركة االيجابية في المحاضرة و الدروس التطبيقية ‪,‬المقاالت و‬
‫األبحاث و الواجبات‪.‬‬
‫‪ -2 ‬االختبار التطبيقي التقني و النهائي ‪.‬‬
‫تحديد الجدول الزمني لمهام التقويم التي يتم تقييم الطلبة‬
‫وفقها خالل الفصل الدراسي‬
‫رقم‬
‫التقييم‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫طبيعة مهمة التقييم‬
‫التقارير واألبحاث‬
‫األسبوع المستحق‬
‫نسبة الدرجة إلى‬
‫درجة التقييم‬
‫النهائي‬
‫طوال الفصل الدراسي‬
‫‪ 5‬درجات‬
‫طوال الفصل الدراسي‬
‫‪ 5‬درجات‬
‫الواجباااااات الة ولياااااي والبحاااااث اااااي‬
‫اإل تر ت‬
‫االختبارات السريعي (‪ )Quizzes‬طوال الفصل الدراسي‬
‫‪ 10‬درجات‬
‫‪4‬‬
‫االختبار الدوري األول‬
‫األسبوع السادس‬
‫‪ 15‬درجي‬
‫‪5‬‬
‫االختبار الدوري الثا ي‬
‫األسبوع الثا ي عشر‬
‫‪ 15‬درجي‬
‫األسبوع السادس‬
‫عشر‬
‫‪ 50‬درجي‬
‫‪6‬‬
‫الةجةوع‬
‫االختبار ال هائي‬
‫‪ 100‬درجي‬
:‫مصادر التعلم‬
NUCLEAR PHYSICS ,S.N.GOSHALS. ‫ الكتاب المقرر‬
CHAND & COMPANY LTD.(2008)
:‫ الكتاب (الكتب ) الرئيسة المطلوبة‬
 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..... ‫المواقع اإللكترونية ومواقع اإلنترنت‬

.‫ مواقع الويب على شبكة االنترنت التي لها عالقة بمواضيع المقرر‬
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 ,
4
for example 2 He 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 .

A
Z
X
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. M nuc  M  Zme
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.



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 .