Denov tadbirkorlik va pedogogika instituti

Mikrodunyoda fizik kattaliklar o‘lchamlari. Mikrodunyo hodisalarini tekshirishlar ko‗rsatadiki, atomlar va boshqa elementar zarralar bo‗ysinadigan qonunlar mikrodunyo qonunlaridan farq qiladi. Uzunlik. Atom o‗lchami 10–8 sm (1 Å=10–8 sm=10–10 m) yoki 10–10 m tartibidadir. Bu kattalik atomning tashqi elektron orbitasi radiusini ifodalaydi. Yuz million atomni bir qatorga joylashtirsa 1 sm=10–2 m uzunlikni egallaydi. Yadroning o‗lchami (10–1210–13)sm yoki (10–1410–15)m tartibidadir. 10–13 sm=10–15 m uzunlik bir Fermi deb qabul qilingan. Ya‘ni,
1 Fermi = 10–15 m
Yoki
1 Fermi = 10–13 sm.
Energiya. Atom va yadro tadqiqotlarida energiyaning o‗lchov birligi sifatida elektronvolt (eV), kiloelektronvolt (keV), megaelektronvolt (MeV) va gigaelektronvolt (GeV) birliklari ishlatiladi.
Bir elektronvolt elektron elektr maydonida potensiallari farqi bir volt bo‗lgan ikki nuqta orasida harakatlanganida olgan energiyasidir. Bir elektronvolt energiya va ish birliklari orasidagi bog‗lanishlarni ko‗raylik. Elektr maydonda zaryadni bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga ko‗chirishda maydon kuchlarining bajargan ishi quyidagicha aniqlanadi:
A  qU , (1)
q – elektron zaryadi. O‗lchov birligi SI – tizimida Kulon. Zaryad kattaligi
q=1,610–19 Kl.
1 Kl=3109 SGSE zaryad birligi.
U vaqtda: q=1,610–19 3109 =4,810–10 CGSE zaryad birligi.
U – potensiallar farqi, o‗lchov birligi SI tizimida volt.
Demak, mikrodunyoda energiya birliklari quyidagicha:
1 eV =1,610–12 erg=1,610–19Joul;
Bu birliklar asosida massa atom birligining energiya ekvivalentini aniqlash mumkin:
1 m.a.b = 931,5 MeV;
1 elektron massasi = 0,511 MeV
Tezlik. Har qanday harakatlar tezligining mutlaq chegarasi yorug‗likning vakuumdagi tezligi hisoblanadi, ya‘ni: c = 31010 sm/s = 3108 m/s. Yorug‗lik tezligi bilan elektromagnit to‗lqinlar va massaga ega bo‗lmagan neytrino harakatlanadi. Massaga ega bo‗lgan boshqa elementar zarralar yorug‗lik tezligiga yaqin tezlikka ega bo‗lishi mumkin, lekin yorug‗lik tezligidan kichik. Vaqt. Uzunlik Fermilarda, tezlik yorug‗lik tezligi ulushlarida o‗lchanadigan mikrodunyoda hodisalar yuz beradigan vaqt masshtabi ham biz odatlangan vaqtdan farq qilish kerak. Agar 10 Fermi uzunlikni yorug‗lik tezligiga bo‗lsak, ya‘ni, zarra yorug‗lik tezligi bilan harakatlanib yadroni diaametri bo‗yicha kesib o‗tishi uchun ketgan vaqti hisoblansa, quyidagi kattalik hosil bo‗ladi: s 23 10 13 3 10 3 10 10 10       , 10–23 sekund yadro vaqti deb ham yuritiladi, bu bilan elementar zarralar mikrodunyosida vaqt masshtabi aniqlanadi. Massa. Massa zarralarning inertligini va gravitatsion xossalarini ifodalaydi. Massa orqali zarraning zahira energiyasi aniqlanadi. Elementar zarralarning massa birligi sifatida elektronning tinchlikdagi massasi (me): me=910–28 g=910–31kg qabul qilingan. Agar bu massa energetik birliklarda ifodalansa, elektron massasining energiyaga ekvivalentligi hosil bo‗ladi: 0,511 . 1,6 10 9 10 9 10 1 6 2 8 2 0 2 elektron massa me c  MeV         Atom va yadro fizikasida atom va yadro massalari massaning atom birliklarida o‗lchanadi. 1962-yilgacha massaning bir atom birligi qilib, kislorod (  16 8 ) neytral atomi massasining 1/16 qismi qabul qilingan edi. 1962-yildan boshlab atom 24 massasining yangi uglerod ( C 12 6 ) shkalasi qabul qilindi. Bunda massaning bir atom birligi qilib uglerod ( C 12 6 ) atomi massasining 1/12 qismi qabul qilindi. Massaning atom birligi qisqacha m.a.b ko‗rinishida yoziladi. Bu birlik atom massasining xalqaro birligidir. 1 m.a.b=1/1212C massasi. Uglerod shkalasida vodorod atomining massasi 1,0078252, neytron massasi 1,0086654, elektron massasi 0,0005486 massa birligiga teng. Massaning atom birligini grammlarda ifodalash mumkin: 1,66 10 , 6,023 10 16 1 16 1 1 . . . 2 4 2 3 g N m a b А        ya‘ni, 1 m.a.b=1,6610–24 g=1,6610–27kg.
Massaning bir atom birligining energiyaviy ekvivalenti (m=1,6610–24 g va c=31010 sm/s), E=mc 2 =1,49210–3 erg. Harakat miqdor momenti. Harakat miqdor momentining kvant birligi qilib ħ qabul qilingan. erg s h         2 7 2 7 1.054 10 2 6.625 10 2   . Demak, ħ=1,05410–27 ergs yoki ħ=1,05410–34 Js.

2.1. Yadro kulon maydonining sferik simmetrik xolida atom fizikasidan ma'lumki, elektronning istalgan bir xolati n , l , m ,s kvant sonlari bilan ifodalanadi. Bu sonlarning dinamik ma'nosi shundan iboratki, bosh kvant soni n elektronning n- orbitadagi energiyasini aniqlaydi:

Bunda n= 1,2,3 ... butun son qiymatlariga ega.
Orbital kvant son l esa ,0 dan n-1 gacha (hammasi bo’lib n ta) bo’lgan oraliqda butun sonlarga teng qiymat oladi; magnit kvant soni (m_i)- l dan l+ gacha bo’lgan butun son qiymatlarini (hammasi bo’lib 2l+1 ta ) oladi .
Spin kvant soni + 1 /2 va — 1/2 qiymatlarnigina oladi. Orbital kvant soni l elektronning atomdagi xarakat miqdori momentining qiymatini belgilaydi, magnit kvant soni m_i esa bu momentning fazoda berilgan yo’nalishdagi proektsiyasining kattaligini ko’rsatadi. Berilgan yo’nalish deganda (bu yo’nalishni z xarfi bilan belgilaymiz); elektr yoki magnit maydon xosil qilish yo’li bilan tanlangan yunalish tushuniladi. Xarakat miqdorining momenti quyidagi qiymatga ega bo’ladi:

Harakat miqdori momentining berilgan yo’nalishdagi proyeksiyasi

Demak, elektronning atomdagi xarakat miqdori momenti va uning proektsiyasi
xuddi energiyaga o’xshash kvantlangan kattaliklardir. ћ doimiy kattalikni xarakat miqdori momentining tabiiy birligi deb karash mumkin.
Spin momentining berilgan yo’naLishdagi proektsiyasi (2s+1) xil qiymat qabul qilishi mumkin. Shtern va Gerlax tajribasidan ma'lumki, elektronning spin momenti vektori fazoda faqat ikki yo’nalishga ega, ya'ni 2s+1=2 . Bundan elektron uchun spin s=1/2 kiymatga ega ekanligi kelib chiqadi. Uning proektsiyalari esa:

Elektronning kvant soni s=1/2 odatda ,elektronning spini deb ataladi.
Elekt1eonning atomdagi to’la momenti uning orbital va spin momentlarining yig’indisidan iborat: Tula momentning xususiy qiymati

Bunda j to’la momentning kvant soni bo’lib, berilgan l va s sonlar uchun

qiymatlarni qabul qiladi. Xozirgi zamon ma'lumotlariga ko’ra, A nuklondan tuzilgan yadroning tula momenti I bu nuklonlarning spini va orbital momentlarning vektor yigindisiga teng. Agar nuklonlarning spini va orbital xarakati o’rtasidagi o’zaro ta'sir
spinlararo o’zaro ta'sirdan kuchsizroq, ya'ni spin-orbital aloqa yo’q yoki deyarli yo’q bulsa, zarralarning orbital momentlari sistemaninng to’la orbital momenti L ni, spin momentlari (s_i ) esa to’la spin momenti s ni beradi, ya'ni


U vaqtda sistemaning to’liq momenti quyidagicha bo’ladi:


Bu sistemaning to’la orbital momenti L ning va to’la spin momenti S ning taxminiy saqlanishiga olib keluvchi o’zaro ta'sir L -S bog’lanish deb ataladi. Bunday bog’lanish nuklonlar o’rtasida markaziy kuchlar ta'sir qilgan taqdirda yuzaga kelishi
mumkin.
Umuman olganda, yadro kuchlari markaziy kuchlar emas; yadrodagi uzaro
ta'sir nuklonlar spini va orbital momentning bir-biriga nisbatan yo’nalishiga, ya'ni ( ) skalyar ko’paytmaga bog’lik bo’ladi. Sferik maydonda xar bir nuklonning to’la momenti

Yadroning to’la mexanik momenti esa yadro tarkibidagi nuklonlar tula
mexanik momentlari . ning vektor yigindisiga teng ;

Bu hildagi boglanish j-j bog’lanish deb ataladi.j-j bog’lanishning ustun kelishi tajribada tasdiqlandi Faqat eng yengil yadrolardagina L-S boglanish o’rinlidir.
Yadrodagi maydon va yadro nuklonlarining o’zaro ta'sir xarakterini bilmay turib, vektorlar yigindisi qanday qonunga buysunishini oldindan aytish qiyin. Bunday qonuniyatlar tajriba natijalaridan olinadi. Tajribalardan aniqlangan juft-juft yadrolar spinlarining tengligi juft nuklonlar momentlari bir-birini yo’qotadi, degan xulosani taqazo etadi, demak
(Z,N juft holda)
Toq A li (t.— j. yoki j.— t.) yadrolar spini juftlangan nuklonlar spinlari yuqotilganligidan, juftlanmagan nuklon spini bilan aniqlanadi.
Ma'lumki, alohida nuklonning to’la momenti birligida yarimga teng. Shuning uchun juft sonli nuklonga ega bulgan yadroning spini birligida kandaydir butun sondan, toq A ga ega bulgan yadrolarning spini yarim butun sondan iborat,
Yuqorida aytilganidek, 'eksperimental o’lchashlar bu xulosani tasdiqladi. Xamma juft-juft (proton soni xam, neytron soni xam juft) yadrolarning spini nolga tengligi tajribada ko’rildi. Bu qoidadan chetlanish mutlaqo kuzatilmaydi. Barqaror juft-toq
yadrolar va toq-juft yadrolar ½ dan 9/2ga cha bo’lgan yarim butun sonli spinlarga ega. Toq-toq yadrolar butun spinlarga ega.