32-tema. Atom yadrosınıń dúzilisi. Yadro kúshleri. Radioaktivlilik

32-tema. Atom yadrosınıń dúzilisi. Yadro kúshleri. Radioaktivlilik

Jobası:
1. Yadrolíq kúshler.
2. Atom yadrosınıń quramı.
3. Atom yadrolarınıń baylanıs energiyası.
4. Radioaktiv ıdıraw nızamı.

Atom yadrosın qurawshı nuklonlar arasında protonlardıń kulonlíq iyterisiw kúshlerinen kóp ese úlken yadroǵa tán ayrıqsha kúshler tásir etedi. Olar yadrolíq kúshler dep ataladı.

Eksperimentlerdiń berilgenleri járdeminde (yadrolarda nuklonlardıń shashırawı, yadrolíq aylanıwlar 8.t.b) yadrolíq kúshler gravitatsiyalíq elektr hám magnitlik óz-ara tásirlesiwlerden anaǵurlım artıq ekenligi dáliyllengen.
Yadrolíq kúshlerdiń tiykarǵı qásiyetlerin atap keteyik`
q) yadrolíq kúshler tartısıw kúshleri boladı~ w) yadrolíq kúshleri qısqa tásir etiwshi boladı – olardıń tásiri shama menen q0^-qt m qashıqlíqlarda bilinedi. Nuklonlar arasındaǵı qashıqlíq artqanda yadrolíq kúshler 0 ge shekem tez kemeyedi. Al olardıń tásir etiw radiusınan kóp kishi qashıqlíqlarda elektr kúshlerinen bir neshe ese úlken boladı (tap sol qashıqlíqta tásir etiwshi protonlar kúshlerinen)~
e) yadrolíq kúshlerge zaryadlíq kúshler tán~ eki protonlar yamasa eki neytronlar, yamasa proton hám neytron arasındaǵı tásir etiwshi yadrolíq kúshler shama jaǵınan birdey. Bunnan yadrolíq kúshler elektr tábiyatqa iye emes ekenligi kelip shıǵadı.
r) yadrolíq kúshlerge toyınıw qásiyeti tán, yaǵnıy yadrodaǵı hár bir nuklon oǵan eń jaqın nuklonlardıń sheklengen sanı menen óz ara tásirlesedi~
t) yadrolíq kúshler óz-ara tásirlesiwshi nuklonlardıń spinleriniń óz ara orientatsiyalarınan ǵárezli. Máselen, proton hám neytron tek olardıń spinleri parallel orientatsiyalanǵan shártinde deytrondı ( -izotoptıń yadrosı) payda etedi~
y) yadrolíq kúshler oraylíq emes, yaǵnıy olar óz-ara tysirlesiwi nuklonlardı orayların tutastırıwshı sızıq boyínsha tásir etpeydi.


Atom yadrosınıń quramı
Ne ushın bir ximiyalíq elementtiń izotopları hár qıylı massaǵa iye? Bul sorawǵa atom yadrosı qanday bólekshelerden turatuǵının hám hár qaysı yadroda olardıń sanın bilip juwap beriwge boladı.
Rezerford óziniń tájriybesinde atomnıń barlíq oń zaryadı atom yadrosında toplanǵanın anıqladı.
Yadrodaǵı oń zaryadqa iye bólekshelerdiń sanı (olar protonlar degen atamanı aldı) Mendeleev tablitsasındaǵı elementtiń tártiplik sanına te4. Bizler yadrodaǵı protonlar sanı onıń zaryad sanın Z anıqlaytuǵının kórip turmız.
á9á9 jılı Rezerford birinshi márte yadrolíq aylanıwdı ámelge asırdı. Onıń járdeminde ol eksperimente atom yadrosı quramına shınında da protonlar kiretuǵının dáliyledi. Ol joqarı energiyalı - bóleksheleri menen azot yadroların bombaladı. Rezerford ótkizgen yadrolíq reaktsiyanıń sxeması mınaday

bunda -kislorod izotopı, -proton. Yadrolíq reaktsiyalar dep atom yadrolarınıń basqa atom yadroları menen yamasa elementar bóleksheler menen óz-ara tásirleskende bolatuǵın yadrolíq aylanıwlarǵa aytıladı.
Keyin proton bólinip shıǵatuǵın yadrolíq reaktsiyalar - bóleksheler menen alyuminiy, ftor atom yadroların bombalaǵanda ámelge asırıldı.
Proton zaryadı hám massası bolǵan – oń zaryadlanǵan elementar bólekshe.
Protiy - vodorod yadrosınıń izotopı bir protonnan turadı (sebebi A=Z=q) Vodorodtıń basqa izotoplarınıń – deyteriy hám tritiy -diń zaryadlíq sanları da birge teń, yaǵnıy bul yadronıń hár biriniń quramına tek ǵana bir proton kiredi. Ne ushın onda deyteriydiń massalíq sanı ekige, al tritiydiń massalíq sanı úshke teń? Bunı atom yadrolarınıń quramına protonnan basqa neytronlar dep atalǵan zaryadlanbaǵan bóleksheler kiredi degen boljaw menen túsindiriwge boladı. Neytronlardıń massası protonlar massasına jaqın. Bunday boljaw birinshi márte qow0 jılı Rezerford tárepinen aytılǵan. Kóp waqıt dawamında neytronlardı ashıwǵa arnalǵan baslamalar sátsiz boldı. Eń sońında qoew jılı Rezerford laboratoriyasınıń xızmetkeri Chedvik atom yadrolarınıń quramına shınında da neytronlar kiretuǵının eksperimente dáliyllewshi yadrolíq reaktsiyanı ámelge asırdı. -bóleksheler menen berilliy yadroların bombalap, ol

reaktsiyanı ámelge asırdı, bunda - uglerodtıń izotopı, -neytron.
Neytron massası zaryadlanbaǵan neytral bólekshe.
qoew jılı rus fizigi İvanenko hám nemets fizigi Geyzenberg bir-birinen ǵárezsiz izotoplardıń bar bolıwın túsindiretuǵın atom yadrosınıń proton-neytron modelin usındı. Bul modelge muwapıq atom yadrosı protonlar hám neytronlardın turadı (olardı ulıwma bir atama – nuklonlar menen biriktiredi).
Joqarıda aytıp ketkendey yadrodaǵı protonlar sanı Z teń yadrodaǵı neytronlar sanın N menen belgileydi. Proton hám neytronlardıń massaları bir-birinen az parıqlanǵan sebepten, onda massalíq san A nuklonlardıń ulıwma sanın belgileydi, ol proton hám neytronlar sanınıń qosındısı boladı`
A=Z+N (q)
(q) İvanenko-Geyzenberg formulası dep ataydı.
Yadronıń proton – neytronlíq modeline muwapıq, izotoplar – birdey sandaǵı protonlarǵa, biraqta hár qıylı sandaǵı neytronlarǵa iye yadrolar.

Atom yadrolarınıń baylanıs energiyası

İvanenko-Geyzenberg formulasına muwapıq atom yadrosındaǵı nuklonlardıń ulıwma sanı A=Z+N, bunda Z-protonlar sanı, N- bul yadrodaǵı neytronlardıń sanı, Birinshi kóz-qarastan bul yadroǵa kiriwshi protonlar hám neytronlardıń tınıshlíq massalar qosındısı (yaǵnıy Zm_p+Nm_n), bul yadronıń tınıshlíq massası Mge teń bolatuǵınday kórinedi. Biraqta Mass-spektrometrler járdeminde atom yadroları massalarınıń ólshewleri yadronıń tınıshlíq massası hár dayım onıń quramına kiriwshi nuklonlar tınıshlíq massası qosındısınan massa defekti dep atalatuǵın bazı bir shamaǵa kishi bolatuǵının kórsetti. Demek, (3.y.q)
Bólek nuklonlar atom yadrosına birikken gezde massa defektiniń payda bolıw sebebin anıqlaw ushın yadronıń baylanıs energiyası túsinigin kiritiw zárúrli. Joqarıda aytılıp ketkendey, nuklonlar yadroda tartılıwdıń yadrolíq kúshleri menen uslap turıladı. Yadrolíq tartılıw kúshlerin jeńip, yadronı neytronlar hám protonlar – qurawshı bólekshelerge bóliwge zárúrli sarp etiletuǵın energiyanı atom yadrosınıń baylanıs energiyası dep ataydı.
Energiyanıń saqlanıw nızamına muwapıq, egerde yadro bólek nuklonlardan payda bolsa, onda ol qurastırılǵan gezde yadronıń baylanıs energiyası nurlanıw túrinde bólinip shıǵadı. Eynshteynniń massa hám energiyanı óz-ara baylanıs nızamınan
E=mc^w (w)
Massa hám energiyanıń ekvivalentligi kelip shıǵadı. Yadro bólek nuklonlardan payda bolǵan gezde baylanıs energiya menen birgelikte massanıń belgili muǵdarı alıp ketilgendey boladı, ol massa defektiniń payda bolıwına alıp keledi. (w) den
(e)
kelip shıǵadı. (q) di (w) ge qoyıp,
(4) alamız. (4) formula atom yadrosınıń baylanıs energiyasın anıqlaydı.
Baylanıs energiyasına sonday anıqlama beriw múmkin. Yadronı sol yadro quramındaǵı proton hám neytronlarǵa ıdıratıp jiberiw ushın kerek bolǵan energiya baylanıs energiyası delinedi. Mısalı, qozǵalıwshı bir geliy atomı yadrosın  nuklonǵa ajıratıw ushın ǵh,ń·10^ú eV energiya zárúr yamasa normal jaǵdayda  sm^ kólemde bolǵan ǵ,w·10^á9 dana geliy atomı yadrosın ıdıratıw ushın á,ǵ·10^h Dj energiya zárúr.
Jeńil yadrolardı biriktiriw usılı menen de yadrolíq energiyadan paydalanıw múmkin. Mısalı, deyteriy hám tritiydiń sintezinde -bólekshe hám neytron payda boladı. Sol reaktsiyada , MeV energiya ajıraladı, yaǵnıy qozǵalıwshı bir nuklonǵa , MeV energiya tuwrı keledi.
Yadrolar sintezi ámelge asıwı ushın olar bir-biri menen yadrolíq kúshlerdiń tásiri bolatuǵın aralíqqa shekem jaqınlasıwı kerek. Biraq yadrolardıń bul dárejede jaqınlasıwına Kulon iyterisiw kúshleri sebepli olar arasında payda bolatuǵın potentsial tosqınlíq qarsılíq kórsetedi.
Radioaktiv zatlar nurlanıwlarınıń biologiyalíq tásirinde tiri toqımalar atom hám molekulaların buzǵan halǵa ótkeriw hám ionlastırıw jetedi.
Zaryadlı bóleksheler, dene atomlarınıń elektronları menen tásirlesedi. Nátiyjede dene atomları ionlasadı yamasa qozǵan halǵa ótedi. Zaryadlı bólekshe elektron menen qozǵalıwshı bir soqlıǵısıwda óz energiyasınıń bir bólimin joǵaltadı.