Atom yadrosining tarkibi va tuzlishi

4.Yadro kuchlari. Atom yadrolarining massa defekti. Yadro reaksiyalari.
Yadro kuchlari. Atom yadrosining o`ta barqarorligi yadro ichida tortishish harakteriga ega bo`lgan qudratli yadro kuchlari bilan tushuntiriladi. Masalan, geliy yadrosi ₂He⁴ ni alohida protonlar va neytronlarga ajratish uchun geliy atomining to`liq ionlashish energiyasidan bir necha ming marta ortik energiya sarflash kerak. Yadro kuchlarining hususiyatlari tajribada yahshi o`rganilgan bo`lib, ular quyidagilardan iboratdir.
1)Nuklonlar orasidagi masofa r=(1–2)∙10<sup>–15</sup> m oraligida yadro kuchlari mavjud bo`lib, r>3∙10^–15 bo`lganda amalda yadro kuchlari nolga teng bo`ladi.
2)Yadro kuchlari tasir yadrosining kichik bo`lishi, nuqlonlar faqat qo`shni nuqlonlar o`zaro tasirlasha olishini bildiradi.
3)Yadrodagi nuqlonlar o`zaro juda yaqin joylashganligi uchun, engil va ogir atomlar yadro moddasining zichligi deyarli bir hil bo`lib, kg/m ga teng.
4)Yadro kuchlari kvant harkteriga ega bo`lib, nuqlonlar o`zaro mezonlar deb ataluvchi uchinchi zarrachalar bilan boglangan. Bu zarrachalarni nuqlonlar doim almashtirib turadi. Shuning uchun yadro kuchlarini almashinuvchi kuchlar deb ataladi. 1935 yili yapon fizigi K.Yukava –mezonlarini nazariy kiritgan bo`lib, u 1947 yili eksperimetda tasdiqlangan. –mezonning tinchlikdagi massasi elektronning masssasidan 270 marta katta bo`lib, ular uch hil: musbat ( ), manfii ( ) va neytral ( ) turlari mavjuddir. Yadrodagi nuqlonlar doimo mezonlarni yutib va chiqarib turishi sababli yadro kuchlari hosil bo`ladi.
Atom yadrolarining massa defekti. Yadroning boglanish energiyasi. Atom yadrosidagi nuqlonlar yadro kuchlari bilan o`zaro kuchli boglanishga ega. Binobarin, yadrolar uta barqaror sistemadir. Atom yadrosidagi nuqlonlar orasidagi bu boglanishni o`zish uchun malum energiya miqdorini sarflash (yoki ish bajarish) kerak.
Yadroni tashkil qilgan nuqlonlarni butunlay ajratish uchun zarur bo`lgan eneprgiyaga yadroning boglanish energiyasi deyiladi. Yadroning boglanish energiyasi qancha katta bo`lsa, yadro shuncha barqaror bo`ladi.
Agar protonlar va neytronlar birikib yadro hosil qilsa, ularning o`zaro boglanishiga ekvivalent bo`lgan energiya ajraladi. Binobarin, Eynshteinning mahsus nisbiylik nazarijasiga binoan atom yadrosining massasi uni hosil qilgan erkin protonlar va neytronlar massalarining yigindisidan kichikroq bo`lishi kerak, yani:


(2)

bunda Z –protonlar soni, N –neytronlar soni, mp –proton massasi, mn –neytron massasi. (2) dan massalar ayirmasi:

(3)
Bu kattalikka yadro massasi defekti (massaning etishmasligi) deb ataladi. Bu yadroning massa defektiga mos kelgan Wb boglanish energiyani Eynshteyn tenglamasi bilan aniqlanadi.
(4)
Bundagi neytronlar soni N=(A–Z) bo`lgani uchun (161) ni yana quyidagi ko`rinishda yozish mumkin:
(5)
bunda A yadroning massa soni, yani yadrodagi nuqlonlar soni. Atom yadrosining Wb boglanish energiyasi nuqlolar soni A ga proporsional ravishda osha borib, yadroning barqarorligini harakterlab bera olmaydi. Yadroning bitta nuqloniga mos kelgan boglanish energiyasiga yadroning solishtirma boglanish energiyasi deyilib, u quyidagiga teng:
(6)