Donayeva mohiraning yadro va elementar zarralar fizikasi fanidan

4.Bog‘lanish energiyasi

Yadro bog‘lanish kuchlari tufayli A nuklondan, ya’ni Z-proton va N=A-Z neytrondan tashkil topgan sistemadan iborat. Agar yadroni uni tashkil qiluvchi nuklonlarga ajratmoqchi bо‘lsak, bog‘lash kuchining ta’siriga qarshi ish bajarish kerak. Bu ishning kattaligi bog‘lanish energiyasi yoki yadro barqarorligining о‘lchamidir.

Bog‘lanish energiyasi-nuklonlarga kinetik energiya bermasdan nuklonlar orasidagi bog‘lanishni (о‘zaro aloqani) о‘zish uchun kerak bо‘lgan energiyaga aytiladi.
Bu energiyani yadrodagi nuklonlarning о‘zaro ta’sir (yadro kuchlar) qonuniyati hozircha noma’lum bо‘lsa ham, energiyaning saqlanish qonuni va nisbiylik nazariyasining massa bilan energiyani bog‘lay-digan E=mc² ifodasidan foydalanib topish mumkin.
Agar yadroning massasi M(A,Z) ni, uni tashkil qilgan nuklonlar massa soniga tug‘ri keluvchi massalari yig‘indisi [Zm_p+Nm_n] ga solishtirsak, birinchi massa ikkinchisidan bir oz kichik m ekanligini kо‘ramiz. Bu massalarning farqi massa defekti deb atalidi.

Bu yerda Zm_p-protonlar massasi, (A-Z)m_n-neytronlar massasi, M(A,Z)-yadroning massasi.
Massa defekti nuklonlarning jipslashib yadro hosil qilish natijasida ajralib chiqqan YE bog‘lanish energiyasining kattaligini ifodalaydi.

Hozirgi vaqtda yadro massasini yuqori aniqlikda о‘lchashlik defekt massani ya’ni yadro bog‘lanish energiyasini katta aniqlikda aniqlash imkoniyatini yaratdi.
Bog‘lanish energiyasi formulasini neytral atomlar massalari orqali ifodalash kulaydir, chunki odatda jadvallarda atom massalari keltiriladi. Buning uchun proton massasini о‘sha yadro atomining massasi bilan almashtiriladi va atomdagi tegishli elektronlarning massasi hisobga olinadi:


Yadro bog‘lanish energiyasining bitta nuklonga tug‘ri keluvchi qiymati solishtirma bog‘lanish energiyasi deb ataladi.

Yadroning mustahkamligini xarakterlashda bog‘lanish energiyasidan tashqari zichlashish koeffitsiyenti ishlatiladi. Har bir nuklonga tо‘g‘ri keluvchi defekt massaga zichlashish (upakovka) koeffitsiyenti deb ataladi.



Mavjud yadrolar solishtirma bog‘lanish energiyasining massa soniga bog‘liklik grafigi 4-rasmda keltirilgan.
4
-rasm

Solishtirma bog‘lanish energiyasi juda yengil elementlardan tashqari barcha elementlar uchun taxminan bir xildir. Massa soni A>11 bо‘lgan yadrolarda о‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi 7,4 dan 8,8 MeV. Eng katta kiymat (8,8 MeV) massa sonlari A=60 (temir va nikel)ga yaqin sohasiga tо‘g‘ri keladi. Argon 40 dan kalay-120 gacha bо‘lgan oralikda YE=8,6 MeV deyarli о‘zgarmaydi. Og‘ir elementlar tomoniga borgan sari egrilikning maksimumdan pasayishi ancha syokin sodir bо‘ladi. Nihoyat, eng og‘ir yadrolarda bir nuklonga tо‘g‘ri keladigan о‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi taxminan 7,5MeV ni tashkil etadi. Ancha yengil elemenlar tomon pasayishi Aning kamayib borishi bilan tezrok sodir bо‘ladi. Solishtirma bog‘lanish energiyasi yadrodagi nuklonlarning proton va neytronlarning toq yoki juftligiga bog‘lik ekan. Odatda juft-juft yadrolarning bog‘lanish energiyasi toq-toq yadrolarning Yeb_ogl energiyasidan sezilarli katta bо‘ladi. Juft-toq yoki toq-juft yadrolarning Yeb_ogl energiyasi ham juft-juft va toq-toq yadrolar bog‘lanish energiyalaridan farq qiladi. Eng katta bog‘lanish juft-juft yadrolarga, eng kuchsiz bog‘lanish toq-toq yadrolarga tо‘g‘ri keladi.

Haqiqatdan, har xil element izotoplarining barqarorligi Z va N larning juft yoki toqligiga boglik. Masalan, turgun izotoplarning kо‘pchiligida A juft eng turg‘un yadrolar. Juft-toq va toq-juft yadrolarning turgunligi juft-juft yadrolarnikiga nisbatan kamroq. Toq-toq yadrolarning kо‘pchiligi beqarordir. Tabiatda fakat 4 ta turg‘un toq-toq yadrolar uchraydi. . Proton va neytronlar soni «sehrli» (magik) sonlar deb nom olgan 2, 8, 20, 50, 82, 126 sonlarga teng bо‘lganda yadrolar, ayniqsa, katta turg‘unlikka ega bо‘lib, tabiatda keng tarqalgan. Protonlar va neytronlar soni «sehrli» songa teng bо‘lsa, yadrolar, ayniqsa, juda katta turg‘unlikka ega bо‘lib, ular ikki qarra «sehrli» yadrolar deb ataladi. Tajribada aniqlangan yadro bog‘lanish energiyasini tahlil qilishlik kо‘pgina yadro xususiyatlari tо‘g‘risida xulosalar chiqarish imkoniyatini beradi.
1. О‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi kо‘pgina yadrolar uchun 8 MeV/nuklon ga teng. Bu elektronning atomda bog‘lanish energiyasidan juda katta. Masalan, vodorod atomida elektronning bog‘lanish energiyasi (ionizatsiya potensiali) 13,6 eV. Eng og‘ir elenment atomlarida ham K-elektronning bog‘lanish energiyasi 0,1 MeV dan oshmaydi. Demak, yadro kuchi ta’siri tufayli nuklonlar yadroda bir-birlari bilan juda qattiq bog‘langan. Shuning uchun ham tabiatda uchraydigan gravitatsiya, elektromagnit va kuchsiz о‘zaro ta’sirlardan farqli ravishda yadroviy kuch kuchli о‘zaro ta’sir etuvchi kuch deb ataladi.
2. Solishtirma bog‘lanish energiyasining о‘rtacha qiymatining (8 MeV\nuklon) о‘zgarmas bо‘lishligi yadro kuchlari qisqa masofada ta’sirlashuv xarakteriga ega deyishlikka asos bо‘ladi. Ta’sir sferasi nuklonlar о‘lchamidan hatto, undan ham kichik, yadroda har bir nuklon о‘ziga yaqin turgan nuklonlar bilangina ta’sirlasha oladi deb karaladi. Haqiqatdan ham yadrodagi A nuklon qolgan (A-1) nuklonlar bilan ta’sirlashganda bog‘lanish energiyasi YEA(A-1) massa sonini A²- bog‘lik bо‘lgan bо‘lar edi. Aslida bog‘lanish energiyasi YE=A massa sonining A¹-birinchi darajasiga bog‘lik, demak, yadro kuchlari tо‘yinish xarakteriga ham ega ekan.
3. Yadro energiyasi qaysi jarayonlarda vujudga kelishligi qancha energiya ajratishligini bilish mumkin. Yengil yadrolar kо‘shilib (sintez) og‘irroq yadrolar hosil qilishsa solishtirma bog‘lanish energiyalari farqiga tо‘g‘ri keluvchi energiya ajraladi-termoyadro reaksiyasi.

Masalan:

Bundan tashkari og‘ir yadrolar bо‘linishidan о‘rta yadrolar hosil bо‘lishsa ham, yadro energiyalari ajralishligi mumkin ekanligi aniqlandi.

XULOSA
ATOM YADROSI — nuklonlardan — protonlar (r) va neytronlar (i)dan tashkil topgan atom oʻzagi. Atom yadrosining xususiyatlarini oʻrganishda yadro kuchlari katta ahamiyatga ega boʻladi. Atom yadrosida gravitatsion va elektromagnit kuchlar taʼsiri kam boʻlsa ham Atom yadrosi xossalariga taʼsiri boʻladi. Yadro kuchlarining taʼsir radiusi juda kichik, 10~13 sm. Yadro kuchlari yadroning spiniga va izotop spiniga bogʻliq. Atom yadrosining butun xususiyatlarini oʻz ichiga oladigan yagona nazariya yaratilgan emas, chunki yadro strukturasi va kuchlari toʻliqoʻrganilmagan. Atom yadrosining xossalarini oʻrganishda turli modellar tatbiq qilinadi. Har qaysi model A. ya. ning maʼlum xossalarini aks ettirgan holda baʼzi xossalarini tushuntirishda qaramaqarshiliklarga olib keladi. Mas, Atom yadrosining yemirilish xususiyatini gidrodinamik model bilan yaxshi tushuntirilsa, magik yadrolar holatlarining xususiyatlarini tushuntirish mumkin emas, aksincha, krbiklar modeli bilan magik yadrolar holatlarini yaxshi tushuntirilsa, yemirilish hodisasini tushuntirish mumkin emas va h. k. (q. Yadro modellari). A. ya. tuzilishi va xossalarini tajriba yerdamida oʻrganish uchun xilma-xil yadro hodisalari: zarralarning Atom yadrosidan elastik va elastikmas sochilishlari, yadro reaksiyalari, tabiiy va sunʼiy radioaktiv nurlanish, yadro yemirilishi va h. k. lardan foydalaniladi.
Oʻzbekistonda ham atom yadrosini oʻrganishga doir i. t. ishlari olib boriladi. Toshkentda R. B. Bekjonov, A. I. Moʻminov, T. I. Moʻminov, Q. Sh. Azimov va b. ning mos tushishlar, gamma-nurlarning dopplercha kengayishi, gammachiziqlarining shakl oʻzgarishi, yadro holatlarini rezonans uygʻotish, gamma-nurlarining gʻalayenlangan va gʻalayonlanmagan gammagamma burchak korrelyatsiyalari va qutblanishi usullaridan foydalanib oʻtkazgan yadro sathlari orasidagi elektromagnit oʻtishlar ehtimolliklariga oid tajribaviy tadqiqotlari atom yadrosining tuzilishi haqida keng maʼlumotlar olishda juda samarali boʻldi. Natijada yadro holatlarining 10^~6 — 10^~17 s oralikdagi yashash vaqtlari va parsial kengliklari oʻlchandi, spin, juftlik, magnit va elektr momentlari, deformatsiya parametrlari aniqlandi. Oqibatda atom yadrolarining tuzilishiga tegishli maʼlumotlar olindi.