Муаллифлар: Абдурахманов. П., физика-математика фанлари доктори, профессор, Эгамов У., физика-математика фанлари

n ^ p + e^_+;~, (145.1)
Парчаланиш натижасида 1 та протон, 1 та электрон ва 1та антинейтрино хосил булади. Нейтрино жуда кичик заррача булиб, нейтронга ухшаш зарядсиздир.
Ядродаги протонлар сони +Ze, ядронинг зарядлар сонини хам белгилайди. Z - Менделеев даврий тизимида химиявий элементнинг тартиб номерини ёки ядросининг зарядлар сонини курсатади.
Ядродаги нуклонлар сони А билан белгиланади ва ядронинг масса сони деб аталади. Нейтронлар сони N = A - Z оркали аникланади.
Ядролар _ZX - символ билан курсатилади. X - химиявий элементнинг симолидир.
Ядролардаги нуклонларнинг таркибига караб ядролар 4 та гурухга булинадилар.

1. 
   Зарядлар сони бир хил, нейтронлар сони хар хил булган ядролар изотоплар дейилади. Масалан: водороднинг 3 та изотопи бор
   

1. 
   X¹ - одатдаги водород баъзан протий деб аталади (Z = 1, N = 0) . i X²
   

• 
  огир водород ёки дейтерий (Z = 1, N = 1), ₁X³ - (Z = 1, N = 2) эса тритий деб аталади.
  

Кислороднинг 3 та изотопи бор 8⁰¹⁶, 8^O , 8⁰¹⁸.

2. 
   Массалар сони бир хил, заряд ва нейтронлар сони хар хил булган ядролар изобарлар дейилади. Мисол килиб масса сони бир хил
   

J ⁴⁰ ^40
булган 18 r ва 18^Ca ларни курсатиш мумкин.

3. 
   Нейтронлар сони N бир хил, заряд ва массалар сони хар хил
   

13 АТ 14
булган ядролар изотонлар дейилади. Масалан 6^C .17^N буларда нейтронлар сони N = 7 тенгдир.

4. 
   Заряд (Z) ва массалар (А) сонлари бир хил булиб, ярим
   

емирилиш даврлари хар хил булган ядролар изомерлар дейилади.
80
Масалан: 35^Br ядросининг 2 та изомерлари бор, буларнинг ярим емирилиш даврлари Г₁=18 мин. ва 4,4 соат га тенгдир.


478

Ядро жуда кичик заррачадир. Ядронинг радиуси:

деб фараз килиб, массасини билган холда, зичлигини хисоблаб куриш мумкин:


Бу нихоятда катта киймат булиб, бундай зичликни тасаввур килиш жуда кийин. Солиштириш учун табиатда учрайдиган баъзи зичлиги энг


21,45-10³ кг/м³ ва иридий 22,42-10³кг/м³. Табиатда Z сони 1 дан 92 гача булган элементлар учрайди (техниций Т_с Z = 43 ва прометий P_m Z = 61 лардан ташкари).
Хрзирги вактда, табиатда учрайдиган элементлардан ташкари, жами Z = 117 гача булган элементлар аникланган булиб, уларнинг барчаси сунъий йул билан олинган.
Масса дефекти ва боFланиш энергияси
Атом ядроси жуда мураккаб тузилишга эга булганлиги учун алохида конуниятларга буйсунади. Шулардан бири, алохида нуклонлар массаларининг йигиндиси хар доим шунча нуклонли ядро массасидан катта булади яъни:


Бу масса фарки - масса дефекти номини олган булиб ядро


R = 1,3 • 10 ¹⁵ A ¹³ м га тенг. Ушбу ифодага кура ядрони шар шаклида






(145.3)


Бу ерда ^M _я = ^m_n^A, m_n - нейтрон массасидир. У холда:






1,673 -10"²⁷


(145.4)


₃
катта булган моддаларни келтирамиз: кургошин 11,34 кг/м , симоб 14,9-10³кг/м³ , уран 18,7-10³кг/м³, олтин 19,3-10³кг/м³ , платина


Am = Zm_p + (A- Z) m_n-M _я ,


(145.5)


2
шаклланишида массанинг бир кисми богланиш энергиясига (W = mc )
айланиб кетишини курсатади.
Демак, ядро нуклонларининг богланиш энергияси:


479

AW = Amc² = c²j Zm_p +(A-Z)m_w ]-Ы_яJ , (145.6)

куринишида ёзилади. Бу энергияни якколрок тасаввур килиш учун гелий (₂ He⁴) ядросининг богланиш энергиясини дисоблаб курамиз:
Ж_бог = [2• 938,7 + 2• 939,5 ]-3728,0 = 28,4МэВ , (145.7)
бу ядрода (Не) битта нуклонга мос келган богланиш энергияси
W_6os
—= ^7,1 HsB ни ташкил килади. Бу нидоятда катта энергия эканлигини
куйидаги мисолда куриш мумкин.
Солиштириш учун кумир ёнганда, яъни битта углерод атоми иккита кислород атоми билан бирикканда (СО₂) - 5 эВ энергия ажралишини хаёлга келтириш мумкин.
Демак, ядро жуда мустадкам курилмадир. Даврий жадвалдаги колган ядроларнинг дам богланиш энергиялари дисобланган булиб, энг катта богланиш энергияси AW = 8,7 МэВ даврий тизимнинг А = 50 - 60 масса сонларига мос келишини куриш мумкин. Ундан кейин А нинг ортиши, богланиш энергиясини бироз камайишига мос келади. Уран ядросининг солиштирма богланиш энергияси AW = 7,5 МэВ га тенгдир. Демак, битта огир ядрони уртача огирликдаги бир неча ядроларга ажратиш мумкин ёки бир неча енгил ядроларни бирлаштириб уртача ядрони досил килинганда жуда катта ортикча энергияга эга булиш мумкин. Масалан, уран изотопини ₉₂ U²³⁸ (солиштирма богланиш энергияси 7,5МэВ булган) иккита, массалари А = 120 га тенг булган ядроларга ажратганимизда (солиштирма богланиш энергияси 8,5 МэВ булган) - 240 МэВ энергия ажралган булар эди ёки иккита водород
изотопларини (iH²) бирлаштириш оркали 1 та гелий (₂He⁴) досил килинса - 24 МэВ энергия ажралиб чиккан булар эди. Хрзирги пайтга келиб бундай реакциялар амалга оширилаётганини талабаларнинг деярли даммаси билади. Бу булиниш реакциялари ядро (ядро реакторлари) козонларида ёки атом бомбасининг портлашида амалга оширилади. Енгил ядроларнинг кушилиши - термоядро реакциялари дан иборат булиб, термоядро генераторларида (МГД - генераторларида) амалга оширилади. Табиий долда ^уёш ва юлдузларда дам содир буладиган водород - водород ёки углерод - углерод циклли синтез


480




реакциялари дам битмас - тугалмас энергия манбаларидан иборатдир.


146 - §. Ядро кучлари
Ядро мустадкам тизим эканлигини эътиборга олсак, энг аввал нуклонлар орасидаги богланиш жуда катта энергияга эгадир ва бу кучлар биз билган кучларнинг бирортасига дам мос келмайди. Бу - ядро кучларидир. Ядро кучлари гравитациявий куч булаолмайди. Бутун олам тортишиш конунига ухшаш, бу кучлар дисоблаб курилса, ядро
36
кучларидан 10 марта кичик эканлигини билиш мумкин. Ядро кучлари электростатик куч булиши дам мумкин эмас, чунки бир хил ишорали протонлар (масалан: Уран - U; Z = 92 ) бир - биридан кочиб, ядрони тарк этган булар эди. Демак, ядро нуклонлари жуда мураккаб богланиш ва кучларга эга булган тизим булиб, 4 та асосий хусусиятларга эгадирлар.

1. 
   Ядро кучлари. Таъсир радиуси жуда киска масофада 2,2.10^-15м кузатилади. Бу масофадан катта масофаларда нуклонлар узаро таъсирлашмайдилар.
   
2. 
   Ядро кучлари заряддан мустакилдир, яъни протон - протон, протон - нейтрон ёки нейтрон - нейтронлар бир хил тортишиш ва итариш кучларини досил килади. Бу хусусият ядроларнинг заряддан мустациллик принципи деб аталади.
   
3. 
   Ядро кучлари, узаро таъсирдаги нуклонлар спинларининг жойлашишига богликдир. Масалан, нейтрон билан протоннинг спинлари бир - бирига параллел булгандагина улар дейтон досил килиб, бирга тураолади, булмаса, ядро парчаланиб кетади.
   
4. 
   Ядро кучлари туйиниш хоссасига эга, яъни ядродаги дар бир нуклон чекли сондаги нуклонлар билан узаро таъсирлашади, колганлари билан таъсирлашмайди.
   

Хрзирги замон тасаввурларига кура, ядро кучлари, яъни кучли узаро таъсир мезонлар деб аталувчи виртуал заррачалар алмашиниши оркали узаро таъсирлашади, дейилади.
1934 йилда И.Е. Тамм нуклонлар орасидаги таъсир, кандайдир виртуал заррача ютилиши ёки чикиши оркали амалга ошади, деб дисоблади. 1935 йили япон олими Х. Юкава нуклонлар, электрон массасидан 200 - 300 марта катта булган ва уша вактгача аникланмаган заррачаларни ютилиши ёки чикиши оркали таъсирлашадилар, деб


481

фараз килди. Кейинчалик, бу заррачалар мезонлар (грекча “мезос” уртача) деб аталди.

Тез орада бундай заррачаларни космик нурлар орасида борлиги аникланди. 1936 йили Андерсон ва Неддермейерлар космик нурлар орасида массаси 207 m_e булган заррачаларни аниклашди. Бу заррачалар
Л - мезонлар (мюонлар- л⁺,Л,Л° ) деб аталди. Лекин нуклонлар орасидаги таъсирлашувда бу заррачалар булаолмаслиги тезда исботланди, яъни энергиянинг сакланиш конунига бу мос келмаслиги аникланди. 1947 йилда космик нурларни илмий излашда Х.Юкава башорат килган нурларни Оккиалини ва Поуэлллар кашф килдилар. Бу заррачаларнинг массаси электрон массасидан - 270 m_e марта катталиги маълум булди. Бу заррачалар ж - мезонлар номини олди. ж - мезонлар
ёки мусбат ж⁺, манфий ж ва нейтрал ж⁰ булиши мумкин экан. Зарядли пионлар массалари бир хил булиб, 273 m (140 МэВ) га тенг ва нейтрал мезон массаси эса, 264 m (135 МэВ) га тенг. Бу заррачаларнинг
спинлари (S = 0) нолга тенг. Заррачалар жуда бекарор булиб, 2,55 • 10^—8 с да парчаланиб кетади:
ж —л +^; п —— л + v ; ж —у+у ёки ж ——е +е +е +е + _— + _—
Бу ерда Л , Л мюмезонлар, у - гамма нурлар, е , е - мусбат позитрон ва манфий электронлар, v ва v^- лар нейтрино ва антинейтринолардир. Энди нуклонлар орасида буладиган таъсирлашувни бемалол ёзиш мумкин:
P ^ n + ж⁺; n ^ p + ж~
P ^ P + ж⁰ ; n n + ж⁰
Бундай таъсирлашув оркали нуклонларнинг бири иккинчисига ёки улар урин алмашинишлари мумкин. Демак, протон виртуал мезон чикариб, нейтронга айланади ёки нейтрон мезонни ютиб, протонга айланади. Бу жараёнларнинг барчаси тажрибада тасдикланган.