1-mavzu atom, yadro va elementar zarralar fizikasida relyativistik munosabatlarning tutgan o`rni

5- MARUZA.


ATOM YADROSINING TUZILISHI. YADRONI XARAKTERLOVCHI ASOSIY KATTALIKLAR


1. Lekciya sabag’ining oqitiw texnologiyasi

Waqti – 2 saat	Talabalar sani: 30-40
Oqiw sabag’inin’ formasi	Kirisiw, vizual lekciya
Oqitiw usili va texnikasi	Vizual lekciya, aqliy hujum, bayanlaw,
Oqitwh qurallari	Lekciya teksti, axborot texnologiyasi.
Oqitiw formasi	Topar
Oqitiw sha’rt-sharayatlari	Komp`yuter menen taminlangen auditoriya.

Reje: 1.Atom yadrosining tuzilisi.
2.Atom yadrosin xarakterlewshi shamalar.
3.Yadro zaryadi, massasi, radiusi. Olardi aniqlaw usullari.

Atom yadrosın qurawshı nuklonlar arasında protonlardıng kulonlıq iyterisiw kushlerinen ko`p ese ulken yadroga ta`n ayrıqsha kushler ta`sir etedi. Olar yadrolıq kushler dep ataladı. Eksperimentlerdin` berilgenleri ja`rdeminde (yadrolarda nuklonlardıng shashırawı, yadrolıq aylanıwlar h.t.b) yadrolıq kushler gravitatsiyaliq elektr ha`m magnitlik o`z-ara ta`sirlesiwlerden anag`urlım artıq ekenligi da`liyllengen.

Yadrolıq kushlerdi tiykarg`ı qa`siyetlerin atap keteyik;
a) yadrolıq kushler tartisiw kushleri boladı;
b) yadrolıq kushleri qısqa ta`sir etiwshi boladı – olardın` ta`siri shama menen 10<sup>-15</sup> m qashıqlıqlarda bilinedi. Nuklonlar arasındag`ı qashıqlıq artqanda yadrolıq kushler 0 ge shekem tez kemeyedi. Al olardın` ta`sir etiw radiusınan ko`p kishi qashıqlıqlarda elektr kushlerinen bir neshe ese ulken boladı (tap sol qashıqlıqta ta`sir etiwshi protonlar kushlerinen);
v) yadrolıq kushlerge zaryadlıq kushler ta`n, eki protonlar yamasa eki neytronlar, yamasa proton ha`m neytron arasındag`ı ta`sir etiwshi yadrolıq kushler shama jag`ınan birdey. Bunnan yadrolıq kushler elektr ta`biyatqa iye emes ekenligi kelip shig`adı;
r) yadrolıq kushlerge toyınıw qa`siyeti ta`n, yag`nıy yadrodag`ı ha`r bir nuklon og`an en` jaqın nuklonlardın` sheklengen sanı menen o`z ara ta`sirlesedi;
d) yadrolıq kushler o`z-ara ta`sirlesiwshi nuklonlardın` spinlerinin` o`z ara orientatsiyalarınan g`a`rezli. Ma`selen, proton ha`m neytron tek olardın’ spinleri parallel` orientatsiyalang`an sha`rtinde deytrondı ( -izotoptın` yadrosı) payda etedi;
e) yadrolıq kushler oraylıq emes, yag`nıy olar o`z-ara ta`sirlesiwi nuklonlardı orayların tutastiriwshi sızıq boyınsha ta`sir etpeydi.
Ne ushin bir ximiyalıq elementtin` izotopları ha`r qıylı massag`a iye?
Bul sorawg`a atom yadrosı qanday bo`lekshelerden turatug`ının ha`m ha`r qaysı yadroda olardın` sanın bilip juwap beriwge boladı.
Rezerford o`zinin` ta`jriybesinde atomnın` barlıq on` zaryadı atom yadrosında toplang`anın anıqladı.
Yadrodag`ı on` zaryadqa iye bo`lekshelerdin` sanı (olar protonlar degen atamanı aldı) Mendeleev tablitsasindag`ı elementtin` ta`rtiplik sanina ten`. Yadrodag`ı protonlar sanı onın` zaryad sanın Z anıqlaytug`ini ko`rinedi.



- neytron

- proton

1.1-suwret.

1919 jılı Rezerford birinshi ma`rte yadrolıq bir birine aylanıwdı

a`melge asırdı. Onın` ja`rdeminde ol eksperimente atom yadrosı quramına shınında da protonlar kiretug`ının da`liyledi. Ol joqarı energiyalı - bo`leksheleri menen azot yadroların bombaladı. Rezerford o`tkizgen yadrolıq reaktsiyanın` sxeması mınaday

bunda -kislorod izotopı, -proton. Yadrolıq reaktsiyalar dep atom yadrolarının` basqa atom yadroları menen yamasa elementar bo`leksheler menen o`z-ara ta`sirleskende bolatug`ın yadrolıq aylanıwlarg`a aytıladı.
Keyin proton bo`linip shig`atug`ın yadrolıq reaktsiyalar - bo`leksheler menen alyuminiy, ftor atomı yadroların bombalag`anda a`melge asırıldı.
Proton zaryadı ha`m massası bolg`an – on` zaryadlang`an elementar bo`lekshe.
- vodorod yadrosının` izotopı bir protonnan turadı (sebebi A=Z=1). Vodorodtın` basqa izotoplarının` – deyteriy ha`m tritiy -din` zaryadlıq sanları da birge ten`, yag`nıy bul yadronın` ha`r birinin` quramına tek g`ana bir proton kiredi. Ne ushın onda deyteriydin` massalıq sanı ekige, al tritiydin` massalıq sanı ushke ten`? Bunı atom yadrolarının` quramına protonnan basqa neytronlar dep atalg`an zaryadlanbag`an bo`leksheler kiredi degen boljaw menen tusindiriwge boladı. Neytronlardın` massası protonlar massasına jaqın. Bunday boljaw birinshi ma`rte 1932 jılı Rezerford ta`repinen aytılg`an. Ko`p waqıt dawamında neytronlardı ashıwg`a arnalg`an baslamalar sa`tsiz boldı. En` son`ında 1932 jılı Rezerford laboratoriyasının` xizmetkeri Chedvik atom yadrolarının` quramına shınında da neytronlar kiretug`ının eksperimente da`liyllewshi yadrolıq reaktsiyanı a`melge asırdı. -bo`leksheler menen berilliy yadroların bombalap, ol

reaktsiyanı a`melge asırdı, bunda - uglerodtın izotopı, -neytron.
Neytron massası zaryadlanbag`an neytral bo`lekshe.
1932 jılı rus fizigi Ivanenko ha`m nemets fizigi Geyzenberg bir-birinen g`a`rezsiz izotoplardın` bar bolıwın tusindiretug`ın atom yadrosının` proton-neytron modelin usındı. Bul modelge muwapıq atom yadrosı protonlar ha`m neytronlardan turadı (olardı ulıwma bir atama – nuklong`a biriktiredi).
Joqarıda aytıp ketkendey yadrodag`ı protonlar sanı Z, yadrodag`ı neytronlar sanın N menen belgileydi. Proton ha`m neytronlardın` massaları bir-birinen az parıqlang`anı sebepli, onda massalıq san A nuklonlardın` ulıwma sanın belgileydi, ol proton ha`m neytronlar sanının` qosındısı boladı;
A=Z+N
Bunı Ivanenko-Geyzenberg formulası dep ataldı.
Yadronın` proton – neytronlıq modeline muwapıq, izotoplar – birdey sandag`ı protonlarg`a, biraqta ha`r qıylı sandag`ı neytronlarg`a iye yadrolar esaplanadı.
Ivanenko-Geyzenberg formulasına muwapıq atom yadrosindag`ı nuklonlardın` ulıwma sanı A=Z+N, bunda Z-protonlar sanı, N- bul yadrodag`ı neytronlardın` sanı. Birinshi ko`z-qarastan bul yadrog`a kiriwshi protonlar ha`m neytronlardın` tınıshlıq massalar qosındısı (yag`nıy Zm_p+Nm_n), bul yadronın` tınıshlıq massası M ge ten` bolatug`ınday ko`rinedi. Biraqta Mass-spektrometrler ja`rdeminde atom yadroları massalarının` o`lshewleri yadronın` tınıshlıq massası ha`r dayım onın` quramına kiriwshi nuklonlar tınıshlıq massası qosındısınan massa defekti dep atalatug`ın bazı bir shamag`a kishi bolatug`ının ko`rsetti. Demek,

Bo`lek nuklonlar atom yadrosına birikken waqıtta massa defektinin` payda bolıw sebebin anıqlaw ushın yadronın` baylanıs energiyası tusinigin kiritiw za`rurligi payda boldı. Joqarıda aytılıp ketkenimizdey, nuklonlar yadroda tartılıwdın` yadrolıq kushleri menen uslap turıladı. Yadrolıq tartılıw kushlerin jen`ip, yadronı neytronlar ha`m protonlar – qurawshı bo`lekshelerge bo`liwge za`rurli sarp etiletug`ın energiyanı atom yadrosının` baylanıs energiyası dep ataydı.
Energiyanin` saqlaniw nizamina muwapiq, egerde yadro bo`lek nuklonlardan payda bolsa, onda ol qurastirilg`an waqitta yadronin` baylanis energiyasi nurlaniw turinde bo`linip shig`adi. Eynshteynnin` massa ha`m energiyani o`z-ara baylanis nizaminan
E=mc<sup>2</sup>
Massa ha`m energiyanin` ekvivalentligi kelip shig`adi. Yadro bo`lek nuklonlardan payda bolg`anda baylanis energiya menen birgelikte massanin` belgili mug`dari alip ketilgendey boladi, ol massa defektinin` payda boliwina alip keledi. Joqaridag`i formuladan

formulasi kelip shig`adi. Buni mina formada jaziw mumkin

Bul formula atom yadrosinin` baylanis energiyasin aniqlaydi.
Baylanis energiyasina sonday etip aniqlama beriw mumkin. «Yadroni sol yadro quramindag`i proton ham neytronlarg`a idiratip jiberiw ushin kerek bolg`an energiya» baylanis energiyasi delinedi. Misali, qozg`aliwshi bir geliy atomi yadrosin 4 nuklong`a ajiratiw ushin 28,4·10⁷ eV energiya za`rur yamasa normal jag`dayda 1 sm³ ko`lemde bolg`an 2,7·10¹⁹ dana geliy atomi yadrosin idiratiw ushin 1,2·10⁹ Dj energiya za`rur.
Jen`il yadrolardi biriktiriw usili menen de yadroliq energiyadan paydalaniw mumkin. Misali, deyteriy ha`m tritiydin` sintezinde a-bo`lekshe ha`m neytron payda boladi. Sol reaktsiyada 17,6 MeV energiya ajiraladi, yag`niy qozg`aliwshi bir nuklong`a 3,5 MeV energiya tuwri keledi. Yadrolar sintezi a`melge asiwi ushin olar bir-biri menen yadroliq kushlerdin` ta`siri bolatug`in araliqqa shekem jaqinlasiwi kerek. Biraq yadrolardin` bul da`rejede jaqinlasiwina Kulon iyterisiw kushleri sebepli olar arasinda payda bolatug`in potentsial tosqinliq qarsiliq ko`rsetedi. Radioaktiv zatlar nurlaniwlarinin` biologiyaliq ta`sirinde tiri toqimalar atom ha`m molekulalarin buzg`an halg`a o`tkeriw ha`m ionlastiriw jetedi.
Yadronin` izotopliq spini to`mendegishe aniqlanadi T_x= , Izotopliq spin proektsiyasi bolsa T_x=
Misali, yadro izotopliq spini T= vektor proektsiyalari sani 2T+1=2*1/2+1=2. Demek din` qa`siyetlerine uqsas ja`ne bir yadro boliwi kerek. Bul - tritiy bolip esaplanadi. Onin` ushin izotopliq spin T=1/2, proektsiyasi T_x ( )= na ten`.
Nuklonlardin` o`z-ara ta`sirlesiwi na`tiyjesinde erisilgen bazi bir shamalar ma`nislerinin` izotopliq spinge baylanisli ta`replerin ko`rip shig`iwg`a boladi.
1.1-keste.

Ta`sirlesiw turi	z	Tx	T	R	Vo^min	∆W (MeV)	ao (Fermi)	Baylanis qan hali
n-n r-r n-r n-r	0 +2 +1 +1	-1/2-1/2=-1 +1/2=1 -1/2+1/2=0 -1/2+1/2=0	1 1 1 0	3,2±1,6 2,83±0,03 2,76±0,07 1,75	0 0 0 >U0	-0,15 -0,15 -0,07 2,26	-17,6±1,5 -17±2 -23,7±0,01 +5,43	Jo3 Jo3 Jo3 Bar

1.1-kestede ko`rinip turg`aninday, nuklonlar ta`sirlesiwinde izotopliq spin ma`nislerinde birdey na`tiyjege erisilmekte. Bul da o`z na`wbetinde nuklonlar arasindag`i ta`sirlesiw izotopliq spin vektori T, absolyut ma`nisine baylanisli bolip, onin` proektsiyasina baylanisli emesligin ko`rsetedi. Izotopliq spinnin` kishi ma`nisine ulken baylanis energiyasi tuwri keledi. Bug`an ko`plep aynali yadrolar misal boladi.

Izotopliq spin proektsiyasi nuklonlar sani (barion sani-V) ha`m elektr zaryadi menen to`mendegishe baylanisqan;
(1.1)
Elektromagnitlik ta`sirlesiwde zaryad ha`m nuklonlar sani saqlanadi. Sog`an muwapiq (1.1) den izotopliq spin proektsiyasi da saqlaniwi kerek.
Izotopliq spin kushli ta`sirlesiwde g`ana saqlanadi, proektsiyasi bolsa kushli ha`m elektromagnit ta`sirlesiwde saqlanadi.
Solay etip, izotopliq spin kushli ta`sirge baylanisli juz beretug`in nuklonlar, p ha`m K- mezonlar, giperonlar ha`m antibo`leksheler menen bolg`an protsesslerde a`lbette saqlanadi.