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

482

147 - §. Ядро реакциялари

Атом ядросининг элементар заррачалар ёки бошка ядролар билан таъсирлашиб, бошка тур ядрога айланиши, ядро реакциялари оркали амалга ошади. X ядро билан (а) заррача таъсирлашганда Y янги ядро ва янги (b) заррача досил булиши куйидаги чизма оркали амалга ошади:
X + a ^ Y + в , (147.1)
ва бу куйидагича ифодаланади: х (а, в )y
Ядро реакцияларида а ва b заррачалар нейтрон (n), протон (р) ва баъзи ядролардаги а, р - заррачалар ва у - фотонлар булиши мумкин.
Ядро реакцияларида энергия чикиши ёки ютилиши кузатилади.
Тез содир булмайдиган ядро реакцияларини икки боскич билан амалга ошириш мумкинлиги 1936 йилда Н.Бор томонидан аникланган. Бунда мураккаб ядро, яъни компаунд ядро деб аталувчи оралик ядро П пайдо булади:
X + а ^ П ^ Y + в , (147.2)
Агар а = b булса, сочилиш, яъни Е_а = E_b эластик сочилиш ва Е _а ф Е_в ноэластик сочилиш реакциялари кузатилади.
Мураккаб ядро, яшаш вакти (10^-14 -10^-12 сек.) даврида емирилиб, бошка Я турдаги ядрога айланиши мумкин.
Ядро реакцияси, биринчи булиб 1919 йилда Э.Резерфорд томонидан амалга оширилган. Азот атомлари а - заррачалар билан бомбардимон килинганда, кислород атоми ва яна битта протон досил булган:
₇ N¹⁴+₂ а⁴ O¹⁷ +₁P¹ ёки ₇ N¹⁴ (а, P)₈ O¹⁷, (147.3)
1938 йилда Немис олимлари О.Ган ва Ф. Штрассмонлар уран ядросига нейтронлар дастасини ёгдирганда ядронинг иккига булинишини кузатганлар. Бунда барий ва лантан досил булиши кузатилган. Кейинчалик 80 тага якин дар хил ядро парчалари досил булиши аникланди. Ядро дар бир булинишда - 2,5 та нейтрон досил килади:


483

7'г235 i v /^236 _v 140 . d^-»94 . '■ч

92^ + n —^92 СУ —^5^CS + 37лв + 2n ,


(147.4)


Ядро реакцияларида хар доим заряд ва массанинг сакланиш конунлари бажарилади, яъни реакцияга киришгача булган заряд ва масса, реакциядан кейин хам шундайлигича колиши керак. Бундай реакциядан фойдаланиб, нейтронлар окимини кучайтириш мумкин ва булиниш реакциясида жуда катта микдорда энергия ажратиб олиш мумкин. Бу жараён ядро реакциялари козонларида амалга оширилади ва бундай козонларда занжир реакцияси амалга оширилади. Занжир реакцияси амалга ошиши учун В. Гейзенберг аниклаган критик масса булиши керак, бу - 9 кг уран - 235 га мос келади. Занжир реакциясида жуда катта микдорда энергия ажралганлиги учун бу энергиядан тинч максадларда - атом электростанцияларини яратиш ва куришда фойдаланилади.
Булардан ташкари, енгил ядроларни кушиш оркали ядро реакцияларини хосил килиш мумкин. Бу реакциялар, ядроларнинг итариш кучларини енгиб, уларни бирлаштириш оркали амалга оширилади ва синтез реакциялари дейилади. Ядролар мусбат ишорали булганлиги сабабли, итариш кучларини енгиш учун, уларнинг кинетик энергиялари сезиларли даражада ортганда тукнашиши хисобига янги ядрони хосил килиш мумкин. Ядронинг кинетик энергиясини ошириш учун уларни жуда юкори хароратда киздириш керак (» 10^{7 0} к), шунинг учун бу реакциялар термоядро реакциялари деб аталади.
Водород ядроларининг кушилиб, гелий ядросини хосил булиш реакцияси ^уёш ва юлдузларда кузатилади ва бунда уларнинг харорати 10⁷ - 10^{8 0}к га етади. Бунда протон - протон цикли ёки углерод - углерод цикли амалга ошади. Олдин 2 та протон кушилиб, гелий изотопини хосил килади ва у р заррача чикариб емирилади, натижада огир водород ₁Н² хосил булади ва у оддий водород ядроси билан бирлашиб гелий ₂ Не³ изотопини хосил килади. Бундай ядро бирлашиши натижасида яна 2 та водород ва 1 та баркарор гелий ядроси хосил булади. Бу реакция водород цикли деб аталади:
₁Н¹ +₁Н¹ —₂ Не² —₁Н² + е ⁺ + v ₁Н² +₁Н¹ —₂ Не³ + у

2. 
   Не³ + ₂ Не³ —₂ Не⁴ +₁Н¹ +₂Н¹, (147.5)
   

484




Синтез реакциясида жуда катта микдорда энергия ажралади, битта нуклонга мос келган энергия 3.5 МэВ га тугри келади ва булиниш реакциясида битта нуклонга - 0.85 МэВ энергия тугри келади. Нуклонлар сони жуда куплигини эътиборга олсак, нихоятда катта энергия ажралишини тасаввур килиш мумкин.
Табиатдаги энергия манбалари кумир, газларнинг захиралари камайиб бораётганлигини эътиборга олсак, инсоният энергия захираларини ядро реакциялари оркали тулдириши мумкинлиги куриниб турибди.
Хрзирги вактда бундай курилмалардан баъзилари ишлаб турибди. Булар атом электр станцияларида ва лаборатория курилмаларида, термоядро реакцияларинг яшаш вактини узайтириш хисобига (МГД генераторлари) амалга ошириляпди. Лекин купчилик фойдаланадиган, яъни бутун инсониятга фойдаси тегадиган курилмаларни кашф килиш, кучли интелектуал салохиятга, жуда кучли билимга эга булган инсонларга боглик эканлигини унутмаслик лозим.

148. 
     - §. Радиоактивлик. а, р, у - нурлар
     

Бекарор кимёвий элементларнинг, уз - узидан зарядланган заррачалар ёки ядролар чикариб, бошка тур химиявий элементларга айланиш хусусияти - радиоактивлик дейилади. Радиоактивлик Анри Беккерел, томонидан 1896 йилда кашф килинган. У Уран тузларининг люминесцент хусусиятларини текшираётиб, уларни
фотопластинкаларга таъсирини сезиб колган ва Уран тузлари уз узидан алохида нур чикаради ва бу нурлар ташки мухит шарт - шароитларига, яъни харорат, босим ва ёритилганликка мутлако боглик эмаслигини таъкидлади. Бу ишларни Пьер ва Мария Кюрилар давом эттириб, 1898 йилда иккита янги радиоактив элементни кашф килдилар. Булар Полоний ²₈²₈⁶P₀ ва Радий (²₈²₈⁶R_a) элементлари эди. Янги нурланиш хосил килувчи бундай моддалар радиоактив моддалар ва жисмларнинг (заррачалар куринишда) нурлар чикариш хусусияти радиоактивлик деб аталди. Радиоактив моддалар магнит майдонига (М.Кюри бажарган) жойлаштирилганда, улар 3 турга ажралиб кетиши маълум булиб колди: магнит майдони таъсирида, а заррачалар мусбат заррачалар каби огганлиги сабабли мусбат заррачалар, f3 заррачалар манфий заррачалар


485

каби огганлиги сабабли манфий заррачалар ва у - нурлар огмаганлиги учун нейтрал заррачалар, деб хисобланди.

Кейинчалик утказилган тадкикотларга кура, а - заррачалар гелий (₂ He⁴) ядросининг окимидан иборат, 3 - заррачалар тез учиб чикувчи электронлар окимидан ва у - нурлар киска тулкин узунликдаги [Я = (10^-3 -1) A⁰] электромагнит тулкинлардан иборат эканлиги аникланди. Бу заррачалар жуда кучли ионлантириш хусусиятига эга, масалан а - заррача хавода 10⁵ жуфт ион хосил килади.
Радиоактив емирилишда, емирилаётган ядро она ядро ва янги хосил булгани эса бола ядро деб аталади. Бирор dt вакт оралигида емирилган ядролар сони dN шу вактга ва бошлангич радиоактив ядролар сонига пропорционаллигидан емирилиш конуни топилган, яъни:
- dN = XNdt
ва бу ифодани интеграллаб, куйидаги тенгламани хосил киламиз:
N = N₀e~^M, (148.1)


бу ерда Я - берилган модда учун узгармас сон булиб, емирилиш доимийси дейилади, N₀ - бошлангич вактдаги емирилмаган атомлар сони, N -1 вакт моментидаги атомлар сони.
(50.1) формуладан куринишича емирилиш экспоненциал конун буйича камайиб боради.
Бошлангич пайтдаги атомлар микдорининг ярим емирилишга кетадиган вакти моддаларнинг ярим емирилиш вацти (Т) дейилади ва куйидагича аникланади:


ва бундан