15-ma’ruza. Atom yadrosi fizikasi reja

Yadro kuchlari

Yadro mustahkam tizim ekanligini e’tiborga olsak, eng avval nuklonlar orasidagi bog‘lanish juda katta energiyaga egadir va bu kuchlar biz bilgan kuchlarning birortasiga ham mos kelmaydi. Bu – yadro kuchlaridir. Yadro kuchlari gravitatsiyaviy kuch bo‘la olmaydi. Butun olam tortishish qonuniga o‘xshash, bu kuchlar hisoblab ko‘rilsa, yadro kuchlaridan 10³⁶ marta kichik ekanligini bilish mumkin. Yadro kuchlari elektrostatik kuch bo‘lishi ham mumkin emas, chunki bir xil ishorali protonlar (masalan: Uran – U; Z = 92 ) bir - biridan qochib, yadroni tark etgan bo‘lar edi. Demak, yadro nuklonlari juda murakkab bog‘lanish va kuchlarga ega bo‘lgan tizim bo‘lib, 4 ta asosiy xususiyatlarga egadirlar.
1. Yadro kuchlari. Ta’sir radiusi juda qisqa masofada 2,2∙10^-15m kuzatiladi. Bu masofadan katta masofalarda nuklonlar o‘zaro ta’sirlashmaydilar.
2. Yadro kuchlari zaryaddan mustaqildir, ya’ni proton - proton, proton - neytron yoki neytron - neytronlar bir xil tortishish va itarish kuchlarini hosil qiladi. Bu xususiyat yadrolarning zaryaddan mustaqillik printsipi deb ataladi.
3. Yadro kuchlari, o‘zaro ta’sirdagi nuklonlar spinlarining joylashishiga bog‘liqdir. Masalan, neytron bilan protonning spinlari bir - biriga parallel bo‘lgandagina ular deyton hosil qilib, birga tura oladi, bo‘lmasa, yadro parchalanib ketadi.
4. Yadro kuchlari to‘yinish xossasiga ega, ya’ni yadrodagi har bir nuklon chekli sondagi nuklonlar bilan o‘zaro ta’sirlashadi, qolganlarini esa tanimaydi.
Hozirgi zamon tasavvurlariga ko‘ra, yadro kuchlari, ya’ni kuchli o‘zaro ta’sir mezonlar deb ataluvchi virtual zarralar almashinishi orqali o‘zaro ta’sirlashadi, deyiladi.
1934 yilda I.Ye. Tamm nuklonlar orasidagi ta’sir, qandaydir virtual zarracha yutilishi yoki chiqishi orqali amalga oshadi, deb hisobladi. 1935 yili yapon olimi X. Yukava nuklonlar, elektron massasidan 200 - 300 marta katta bo‘lgan va o‘sha vaqtgacha aniqlanmagan zarrachalarni yutilishi yoki chiqishi orqali ta’sirlashadilar, deb faraz qildi. Keyinchalik, bu zarrachalar mezonlar (grekcha “mezos” o‘rtacha) deb ataldi.
Tez orada bunday zarrachalarni kosmik nurlar orasida borligi aniqlandi. 1936 yili Anderson va Neddermeyerlar kosmik nurlar orasida massasi 207 m_e bo‘lgan zarrachalarni aniqlashdi. Bu zarrachalar – mezonlar (myuonlar ) deb ataldi. Lekin nuklonlar orasidagi ta’sirlashuvda bu zarrachalar bo‘la olmasligi tezda isbotlandi, ya’ni energiyaning saqlanish qonuniga bu mos kelmasligi aniqlandi. 1947 yilda kosmik nurlarni ilmiy izlashda X.Yukava bashorat qilgan nurlarni Okkialini va Pouelllar kashf qildilar. Bu zarrachalarning massasi elektron massasidan – 270 m_e marta kattaligi ma’lum bo‘ldi. Bu zarrachalar – mezonlar nomini oldi. - mezonlar yoki musbat , manfiy va neytral bo‘lishi mumkin ekan. Zaryadli pionlar massalari bir xil bo‘lib, 273 m (140 MeV) ga teng va neytral mezon massasi esa, 264 m (135 MeV) ga teng. Bu zarrachalarning spinlari (S = 0) nolga teng. Zarrachalar juda beqaror bo‘lib, s da parchalanib ketadi:
; π⁻ → μ⁻ + ν⁻;
yoki
Bu yerda myumezonlar, – gamma nurlar, – musbat pozitron va manfiy elektronlar, ν va ν⁻ lar neytrino va antineytrinolardir. Endi nuklonlar orasida bo‘ladigan ta’sirlashuvni bemalol yozish mumkin:
;
;
Bunday ta’sirlashuv orqali nuklonlarning biri ikkinchisiga yoki ular o‘rin almashinishlari mumkin. Demak, proton virtual mezon chiqarib, neytronga aylanadi yoki neytron mezonni yutib, protonga aylanadi. Bu jarayonlarning barchasi tajribada tasdiqlangan.

4.