O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’limi vazirligi namangan davlat universiteti fizika fakulteti fizika yo’nalishi 3-bosqich fiz-du 19 guruh talabasi saydillayev otabek abdusattor o’G’lining atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi

Atom yadrosi: proton va neytronlardan tashkil topgan atomning markaziy qismidir (birgalikda deyiladi nuklonlar). Yadro atom markazi deb ataladi, unda atomning deyarli barcha massasi va uning musbat zaryadi jamlangan. Atom yadrosining yana muhim xususiyati zaryaddir. Yadro zaryadi yadroni tashkil etgan zarralar zaryadlari yig'indisiga teng bo'lishi kerak. Yadro proton va neytronlardan iborat ekan, neytron zaryadsiz neytral zarra. U holda yadro zaryadi protonlar zaryadlari yig'indisiga teng bo'ladi. Proton zaryadi musbat miqdor jihatdan elektron zaryadiga teng:
e = 1,6·10^-19 KI. (1)
Shunday qilib, tartib nomeri Z bo'lgan biror element atomining yadrosi Ze zaryadga ega.
Massa moddiy obyektning eng muhim xususiyatlardan biri bo'lib, jismning inersiya, gravitatsiya va energiya o'lchamlari bo'lib xizmat qiladi. Yadro massasi atom massasi birligida o'lchanadi. Malumki, atom neytral holatda bo'ladi. Bir massa atom birligi tariqasida ¹²C massasining 1\12 qismi olingan.
1m.a.b= ¹²C= = =1,66·10^-24 g (2)
Eynshteyn qarashiga ko'ra, massa bilan energiya orasidagi bog'lanish qonuniga asosan har qanday M massali obyektga shu massaga mos E = mc² energiya va aksincha, E energiyaga M = E/c² tenglik bilan ifodalanuvchi massa to'g'ri keladi.
1 m.a.b.ga mos keluvchi energiya
E = mc²=1,66·10^-24 g·9·10^-20 14,94 ·10^-4erg = 931,5 Mev (3)
Yadro fizikasida massa va energiya eV (elektronvolt) larda o'lchanadi.
1eV=4,8·10^-10CGSE B=1,6·10^-12erg =1,6·10^-19 J (4)
Yoki
1eV=1,6·10^-19Kl·1V=1,6·10^-19 J (5)
1 eV dan katta birliklari keV, MeV, GeVva h.k.
Nisbiylik nazariyasiga asosan massa bilan tezlik orasidagi bog'lanish:
M=M₀ / (6)
Bu yerda M va Mo - tezlik bilan harakat qilayotgan va tinch holatdagi jismlar massasi.
Relyativistik mexanikaga asosan tezlik bilan harakat qilayotgan jismning to'la energiyasi
E = M₀c²+T (7)
bo'ladi, bunda M₀c² jismning tinch holatdagi energiyasi, T -uning kinetik energiyasi.
Ikkinchi tomondan E= MC² =M₀C² / bo'lgani uchun harakatdagi jismning kinetik energiyasi:
T= - = (8)
Yadro fizikasida yana quyidagi formula ham ishlatiladi
E= (9)
Bu formulada
P=Mv= (10)
M - massali jismning relyativistik impulsidir uni E = Mc² dan keltirib chiqarish mumkin.
Atom yadrosi nuklonlardan iborat murakkab sistema bo'lgani uchun uning energiyasi nuklonlar ichki harakat energiyasi bilan belgilanadi. Nuklonlar ichki harakat energiyasi qancha katta bo' Isa, shuncha tinch holatdagi massasi M₀=E/c² katta bo'ladi. Yadroning asosiy holatiga tinch holatdagi massaning va energiyasining eng minimal qiymati mos keladi. Ya'ni nuklonlar harakatining minimum harakati (chastotasi) asosiy bolat deyiladi. Yadro tashqaridan energiya qabul qilsa, energiyasi ortadi , natijada yadro diskret uyg’ongan E_1, E_2,… holatlarga o'tadi, mos ravishda massasi ham ΔM=E₁/c² ga ortadi.
E₂

E₁

E₀
Yadroning asosiy va uyg' ongan holatlari.
Yuqoridagi rasmda E₀ energiya yadroning asosiy holati, E_1, E₂ lar uyg'ongan holat energiyalari. Har bir yadro o'ziga xos uyg'onish energiyalariga ega bo'ladi, yadroning uyg'onish energiyasi qanday yo'l bilan uyg'onishiga bog'liq emas.
Barcha yadro jarayonlari energiyaning saqlanishi bilan ro'y beradi. Atom massalarining aniq qiymati mass-spektrometrik texnika yordamida tajribada aniqlanadi. Massspektrometrlarning har xii turlari mavjud. Odatda musbat zaryadlangan ionlaming zaryadi ularning massasiga bo'lgan nisbati e/m, magnit va elektr maydonlarning umumiy ta'siri natijasida ionlar dastasining og'ish kattaligi orqali aniqlanadi.
Hozirgi zamon massspektrometrlari vodoroddan tortib hamma elementlarning massalarini millionning 0,02 ulushi qadar aniqlikda o’lchash imkonini beradi.
Atom yadrolari massasini boshqa usullarda ham yuqori aniq likda o'lchash mumkin. Masalan, yadroviy reaksiyalar, radioaktiv yemirilishlarda energiya balansini tahlil qilishlik va radiospektroskopik, mikroto'lqin va boshqa usullar.
Yadrodagi nuklonlar miqdorlariga qarab, izotop, izobar, izoton, ko'zguli yadrolar deb ataladi
Bir xil zaryadga (Ze), ya'ni bir xii son Ii protonga, ammo har xil massa soni A ga ega bo'lgan yadrolarga izotoplar deb ataladi.
Masalan, ₈¹⁶O, ₈¹⁷O, ₈¹⁸O protonlar soni bir xil, neytronlar soni turlicha, bu yadrolar elementlar davriy sistemasida bir joyda joylashadi. Izotoplar bir xiI kimiyoviy va optik xususiyatIarga egadir. Lekin fizik xususiyatIari massa soni, toq-juftliklari va hokazolari turlichadir.
Massa soni A bir xiI, zaryadlari har xiI yadrolarga izobar yadrolar deb ataladi.
Masalan' ₄¹⁰Be, ₅¹⁰B ₆¹⁰C
Izobarlarning kimiyoviy xususiyatlari turlicha, fizik xususiyatIari, nuklon soni bir xii bo'ladi. Lekin massa sonlari bir xiI bo' Iganda ham isobar yadrolar massalari bir muncha farq qiladi.
Birinchi yadroning protonlari ikkinchi yadroning neytronlariga, ikkinchi yadroning protonlari birinchi yadroning neytronlariga teng bo'lsa, ko'zguli yadrolar deb ataladi.
Masalan: ₀¹n → ₀¹p, ₁³H₂ →, ₂³He_{1 , 4}⁷Be₃→₃⁷Li₄
ko'zguli yadrolardan biri radioaktiv bo'ladi. Har qanday o'zgarishlardan so'ng bir-biriga o'tadi.
Bu yadro xususiyatlari bir-biriga ancha yaqin. Ko'zguli yadrolar yadro kuchlar tabiatini va yadro kuchlarga elektromagnit maydonning hissasini aniqlashda keng qo'llaniladi. Neytronlari bir xil bo'lgan yadrolarga izotonlar deb ataladi.