5.1 Yadro massasini o’lchashning Invariant massalar usuli.
Zarralar va yadrolar fizikasidagi asosiy fizik miqdor ularning massasidir. Keling, zarralar va yadrolarning massalarini aniqlashning ba'zi usullarini ko'rib chiqaylik. Ushbu usullarning barchasida detektor sifatida elektromagnit o'zaro ta'sirga asoslangan qurilmalar qo'llaniladi.
Yadrolarning massalarini aniqlash usuli - mass-spektroskopiya
2-rasmda massa spektrometrining diagrammasi ko'rsatilgan.
Lorents kuchi elektr va magnit vec_B maydonlari bilan aniqlanadi:
. Bu yerda va shunday tanlanadiki, zaryadning q massasiga m (q/m) nisbati bir xil bo‘lgan zarralar ionlarning v turli past va yaqin tezliklarida bir nuqtaga fokuslanadi. Usulning aniqligi 10-5÷10-6.
Elementar zarralar uchun bu usul tezliklarning tarqalishi tufayli qo'llanilmaydi.
2-rasm. Mass-spektrometrning sxemasi.
5.2 Invariant massalar usuli
Bu usul shunday usulki uni umri τ < 10-16 s bo'lgan zarrachalarga nisbatan qo'llaniladi. Bu zarrachalar sinfiga rezonanslar, shuningdek, mx massali noma'lum zarrachalarning oraliq holatlari kiradi, ular tezda aniqlanadigan zarrachalarga aylanadi. Rezonanslar uchun τх ~ 6·10-24 с, а β ~ 1, yo’lda l ~ vt ~ 1.5 фм (1.5·10-13 см) o’lchash mumkun emas.
Usul oraliq holatsiz zarrachalar hosil bo'lishini mx oraliq holat orqali zarrachalar hosil bo'lishini farqlash imkonini beradi. Masalan, p-r → p+p-n reaksiyasi uchun (3-rasm) zarrachalarning o‘zgarmas massasi p+p- munosabati yordamida aniqlanadi.
3-rasm
Feynman diagrammasi p-p → p+p-n jarayonini mx oraliq holat orqali p+p- tug‘ilishi bilan tasvirlaydi.
Ikki zarrachaning o'zgarmas massasi
m1,2 = [(Е1 + Е2)2 - ( 1 + 2)2c2]1/2/c2 (29)
Tajriba belgilaydi
1 va 2, (30)
Faza hajmi bo'yicha tekis taqsimlanish fonida rezonans portlashi m1,2 oraliq holat orqali p+p- mezonlarning hosil bo'lishini ko'rsatadi
4-rasm p-p → p+p-n reaksiyasida o‘zgarmas massalarning faza fazosi (tekis egri chiziq) va rezonans kuchlanishi (δ-funksiya) bo‘yicha taqsimlanishining sxematik ko‘rinishi.
J/ψ zarrachalarining hosil bo‘lishini tahlil qilganda shunga o‘xshash usul qo‘llanilgan va J/ψ sistemasi uchun hosil bo‘lgan o‘zgarmas massalar spektri sxematik tarzda yuqoridagi rasmda ko‘rsatilgan. J/ψ zarraning (shuningdek, ψ1 va ψ2 zarralarining) massasi munosabat yordamida aniqlandi.
mψ = [(Е1 + Е2)2 - (p1 + p2)2c2]1/2/c2 (31)
Bu yerda 1, 2 indekslari J/ψ -tizimlarning yemirilishida hosil bo‘lgan μ+μ- yoki е+е--zarralarga to‘g‘ri keladi.
cc-kvarklardan tashkil topgan J/ψ zarralarini aniqlash bo'yicha birinchi tajribalarda mJ/ψ= 3000 MeV, mJ1 = 3770 MeV, mJ2 = 4040 MeV aniqlandi. Topilgan tizim kvarkoniy deb nomlandi va keyinchalik batafsil o'rganildi. Noaniqlik munosabatidan foydalanish
Δt·ΔE ≥ ћ (32)
ro'yxatga olingan zarrachalarning ishlash muddatini aniqlash mumkin. ΔЕ = Г = ћ/τ - rezonans egri chizig'ining yarim kengligi, shuning uchun τ = ћ/Г. Ma'lum bo'lishicha, τ ~ 10-19 s.
Xuddi shunday usul yadro fizikasida tez yadroviy jarayonlarni tahlil qilish uchun ishlatilishi mumkin:
Bu reaksiyada qisqa muddatli Be8 yadrosi ikkita a-zarrachaga parchalanadi. Buning uchun τBе ~ 2·10-16 s π0 → 2γ massasi ham xuddi shunday aniqlanadi.
5-rasm Be8 → 2α yadro reaktsiyasi uchun o'zgarmas massalarning taqsimlanishining sxematik ko'rinishi
|
XULOSA
Biz bu kurs ishidan xulosa qilib shuni aytishimiz mumkinki, yadro massasini o’rganish hozirgi zamon fizikasining murakkab jarayonlaridan biridir. Shuningdek yadro massasini o’lchash usullarini to’liq tahlil qilish, yangi usullar ishlab chiqish ham hozirgi zamon yosh fiziklarining oldida turgan muhim masalalardan biridir. Hozirgi zamon mass-spеktromеtrlari vodoroddan tortib hamma elеmеntlarning massalarini millionning 0,02 ulushi qadar aniqlikda o‘lchash imkonini bеradi.
Atom yadrolari massasini boshqa usullarda ham yuqori aniqlikda o‘lchash mumkin. Masalan, yadroviy rеaktsiyalar, radioaktiv yеmirilishlarda enеrgiya balansini tahlil qilishlik va radiospеktroskopik, mikroto‘lqin va boshqa usullar bilan. Hozirgi vaqtda yadro massasini yuqori aniqlikda o‘lchashlik, dеfеkt massani, ya'ni yadro bog‘lanish enеrgiyasini katta aniqlikda aniqlash imkoniyatini yaratdi.
Ushbu kurs ishidan hulosa qilib aytishimiz mumkinki kurs ishining boshida aytib otganimizdek yadro massasining aniq qiymatini o'lchash bizga yadrodagi reaksiyalar va yadrodagi energiyalar ning ani qiymatlarini hisoblab chiqishimiz uchun katta afzalliklar beradi. Yadroning massasi yadroning tuzilishi uning tarkibiga bog’liqdir yadro fizikasi biz bilgan klassik fizika qonunlariga boʻysunmaganligi uchun undagi qiymatlarni olish uchun biz bilgan oddiy usullar yordam bermaydi shuning uchun yadro fizikasida atomning qiymatlarini olish uchun maxsus usullardan foydalaniladi ushbu kurs ishi davomida mana shu usullardan ayrimlarini koʻrib chiqdik. Yadro massasini o’lchashning imkonini beruvchi qurilma yaʼni masspektrometr qurilmasi bilan tanishib chiqdik.
Yadroning bog’lanish energiyasini hisoblashda ham atom yadrosining massasini aniq qiymatini bilishimiz va mana shu aniq qiymatni hisoblab chiqish biz uchun doimo kerak bo’ladi
Do'stlaringiz bilan baham: |
