15-ma’ruza. Atom yadrosi fizikasi reja

15-MA’RUZA. ATOM YADROSI FIZIKASI
Reja:

1. 
   Atom yadrosi tarkibi.
   
2. 
   Yadro zaryadi va o’lchamlari.
   
3. 
   Yadroviy kuchlar.
   
4. 
   Yadroning parchlanish reyaksiyasi.
   
5. 
   Radioaktivlik.
   
6. 
   Radioaktivlikning parchalanish qonuni.
   

1. Atom yadrosi tarkibi.

Tabiatdagi hamma moddalar atomlardan tashkil topgan bo‘lib, ular elektron va atom yadrosidan iboratdir. Atom yadrosining asosiy xarakteristikalari bo‘lib ularning zaryadi, massasi, spini va yadro magnit momenti hisoblanadi. Atom yadrosi proton va neytronlardan iborat bo‘lib, bular yadro nuklonlari deyiladi. Atomlar neytral zarracha ekanligini e’tiborga olsak, ularda nechta proton , ya’ni musbat zarracha bo‘lsa, yadro atrofida xuddi shuncha elektron bo‘lishi kerak.
Yadrodagi nuklonlar - proton (p) musbat va neytron (n) esa neytral, ya’ni zaryadsiz zarrachalardir. Protonning zaryad miqdori elektron zaryadiga teng bo‘lib q_p = 1,6·10^-19 Kl ga tengdir. Erkin holda proton barqaror musbat zarrachadir. Atom massasini massaning atom birliklarida (m.a.b.) o‘lchash ancha qulaydir. Uglerod atomining 1/12 massasi, massaning atom birligi qilib qabul qilingan.
Protonning massasi
M_p = 1,6726·10^-27 kg = 1,0072m.a.b. = 938,7Mev
Bu massa elektron massasidan 1836 marta kattadir (m_p = 1836 m_e). Proton spinga va xususiy magnit momentiga ega . μ_ya - yadroning magnit momenti deyiladi va uning magnetoni Bor magnetonidan 1836,5 marta kichikdir.
Neytron elektr zaryadga ega emas, massasi m_n = 1,6749·10^-27 kg = 1.0086 m.a.b. ga teng va proton massasidan biroz kattaroqdir. Proton kabi, neytronning spini – ga teng (bu yerda manfiy ishora xususiy mexanik va magnit momentlarining yo‘nalishlari qarama-qarshi ekanligini ko‘rsatadi).
_{Neytron erkin holatda beqaror (radioaktiv) zarracha} bo‘lib, uning yarim yemirilish davri ~12 min ga teng, u o‘z-o‘zidan bo‘linib, parchalanib ketadi:
,
Parchalanish natijasida 1 ta proton, 1 ta elektron va 1ta antineytrino hosil bo‘ladi. Neytrino juda kichik zarracha bo‘lib, neytronga o‘xshash zaryadsizdir.
Yadrodagi protonlar soni +Ze, yadroning zaryadlar sonini ham belgilaydi. Z - Mendeleev davriy tizimida ximiyaviy elementning tartib nomerini yoki yadrosining zaryadlar sonini ko‘rsatadi.
Yadrodagi nuklonlar soni A bilan belgilanadi va yadroning massa soni deb ataladi. Neytronlar soni N = A - Z orqali aniqlanadi.
Yadrolar – simvol bilan ko‘rsatiladi. X – ximiyaviy elementning simolidir.
Yadrolardagi nuklonlarning tarkibiga qarab yadrolar 4 ta guruhga bo‘linadilar.
1. Zaryadlar soni bir xil, neytronlar soni har xil bo‘lgan yadrolar izotoplar deyiladi. Masalan: vodorodning 3 ta izotopi bor – odatdagi vodorod ba’zan protiy deb ataladi (Z = 1, N = 0) . - og‘ir vodorod yoki deyteriy (Z = 1, N = 1), - (Z = 1, N = 2) esa tritiy deb ataladi.
Kislorodning 3 ta izotopi bor , , .
2. Massalar soni bir xil, zaryad va neytronlar soni har xil bo‘lgan yadrolar izobarlar deyiladi. Misol qilib massa soni bir xil bo‘lgan va larni ko‘rsatish mumkin.
3. Neytronlar soni N bir xil, zaryad va massalar soni har xil bo‘lgan yadrolar izotonlar deyiladi. Masalan . bularda neytronlar soni N = 7 tengdir.
4. Zaryad (Z) va massalar (A) sonlari bir xil bo‘lib, yarim yemirilish davrlari har xil bo‘lgan yadrolar izomerlar deyiladi. Masalan: yadrosining 2 ta izomerlari bor, bularning yarim yemirilish davrlari T₁=18 min. va 4,4 soat ga tengdir.
Yadro juda kichik zarrachadir. Yadroning radiusi: R = 1.3·10^-15 A^0,33 m ga teng. Ushbu ifodaga ko‘ra yadroni shar shaklida deb faraz qilib, massasini bilgan holda, zichligini hisoblab ko‘rish mumkin:
,
Bu yerda , m_n - neytron massasidir. U holda:

Bu nihoyatda katta qiymat bo‘lib, bunday zichlikni tasavvur qilish juda qiyin. Solishtirish uchun tabiatda uchraydigan ba’zi zichligi eng katta bo‘lgan moddalarni keltiramiz: qo‘rg‘oshin 11,34 kg/m³ , simob 14,9∙10³kg/m³ , uran 18,7∙10³kg/m³, oltin 19,3∙10³kg/m³ , platina 21,45∙10³ kg/m³ va iridiy 22,42∙10³kg/m³. Tabiatda Z soni 1 dan 92 gacha bo‘lgan elementlar uchraydi (texnitsiy T_s Z = 43 va prometiy P_m Z = 61 lardan tashqari).
Hozirgi vaqtda, tabiatda uchraydigan elementlardan tashqari, jami Z = 117 gacha bo‘lgan elementlar aniqlangan bo‘lib, ularning barchasi sun’iy yo‘l bilan olingan.

2.