R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
ixtiro qilgan. Ota toyingan bug odatdagi sharoitlarda kondensatsiya
boshlanadigan temperaturadan past temperaturali bugdir. Bu holat chang zarralari va ionlari bolmagan buglardagina boladigan beqaror holatdir. Vilson kamerasining tuzilishi 209- rasmda tasvirlangan: u A silindr, germetik yopilgan B shisha qopqoq va harakatlanuvchi D porshendan iborat. Kameraning ichida suv yoki spirtning toyin- tiruvchi bugi bor. Porshen pastga juda tez tushirilganda, kameraning ishchi hajmidagi (porshen ustidagi) havo adiabatik kengayadi va soviydi. Bunda havoning tarkibidagi suv bugi ota toyingan holatga otadi va ka- meraga silindr devorining S darchasidan uchib kirgan zarra (masalan, α-zarra) hosil qilgan ionlarda kondensatsiyalanadi. 208- rasm. 209- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 315 Zarraning butun yolini suv tomchilari qoplaydi. Bu yol (yani, zarraning qoldirgan izi) treklar deb ataladi. Kameraning ishchi hajmini yoritib, izlarni kuzatish yoki fotosuratga olish mumkin. Vilson kamerasidagi izlar beradigan axborot schyotchiklardagidan ancha tolaroq boladi. Izning uzunligiga qarab, zarraning energiyasini aniqlash, izning uzunlik birligidagi tomchilar soniga qarab, zarraning tezligini aniqlash mumkin. Umuman, izning korinishiga qarab, ionlashtiruvchi zarraning tabiati togrisida fikr yuritish mumkin boladi. Masalan, elektronning izi α-zarranikidan ingichkaroq va uzunroq boladi. 1924- yilda rus fiziklari P.L. Kapitsa va D.V. Skobelsin kuchli magnit maydonga joylashtirilgan Vilson kamerasi yordamida zarralarni tekshirish usulini ishlab chiqdilar. Bu holda zarra zaryadga ega bolgani sababli izlar egri boladi. Ularning egilish yonalishiga va egrilik radiusiga qarab ionlashtiruvchi zarralarning massasini, zaryadini va tezligini aniqlash mumkin boladi. 4. Pufakli kamera ota isitilgan suyuqlik ichida zaryadli zarra harakatlanganda hosil boladigan ionlar ustida bug pufakchalari paydo bolishiga asoslangan. Bu usul 1952- yilda amerikalik fizik D. Gleyzer tomonidan ixtiro qilingan. Boshlangich holatda kameradagi suyuqlik yuqori bosim ostida boladi, shuning uchun suyuqlikning temperaturasi atmosfera bosimidagi qaynash temperaturasidan yuqori bolsa-da, u qaynab ketmaydi. Òekshirilayotgan zarra kameradan uchib otishida suyuqlik molekulalarini ionlashtiradi. Xudda shu vaqtda suyuqlikning bosimi kengaytiruvchi qurilma yordamida keskin pasaytiriladi. Suyuqlik ota isitilgan holatga otadi va qaynaydi. Bu vaqtda ionlarda juda kichik bug pufakchalari paydo boladi. Shuning uchun zarraning butun yoli pufakchalar bilan qoplangan boladi. Kamerani yoritib, izlarni kuzatish yoki fotosuratga olish mumkin. Pufakli kamerada suyuqlik sifatida efir, suyuq vodorod, propan va boshqalar ishlatiladi. Pufakli kameraning Vilson kamerasidan afzalligi, unda ishchi modda zichligining katta bolishidadir. Shuning natijasida zarralar kuchli tormozlanadi va nisbatan qisqa yolni otib toxtaydi. Shu sababli pufakli kamera yordamida juda katta energiyali zarralarni ham tekshirish mumkin (bunday zarra Vilson kamerasidan juda tez otib ketib, tugamagan izni bergan bolardi). www.ziyouz.com kutubxonasi 316 5. Qalin qatlamli fotoemulsiya usuli. Bu usul zaryadlangan zarra mayda donali fotoemulsiya qatlamiga tushganda unda oz yolining yashirin izini qoldirishiga asoslangan. Bu usul 1926 1929- yillarda L.V. Misovskiy, A.P. Jdanovlar tomonidan ixtiro qilingan. Fotoemulsiya bolib kumush bromid (AgBr)ning mayda kristallari bolgan jelatin qatlami xizmat qiladi. Uning qalinligi 1 mm ga yaqin. Òez harakatlanayotgan zaryadli zarra kristallga kirib, kumush bromidning ayrim molekulalarini parchalaydi. Bunday kristallar zanjiri yashirin tasvir hosil qiladi. Ularni ochiltirganda kristallarda kumush metalli qayta tiklanadi va kumush donalarining zanjiri zarra izini hosil qiladi. Izning uzunligi va yogonligiga qarab zarraning energiyasi va massasini aniqlash mumkin. Fotoemulsiyaning zichligi katta bolishi tufayli izlar juda qisqa boladi, biroq ularni kattalashtirish va suratga olish mumkin. Fotoemulsiyalarning afzalligi ularda tasirning uzluksiz va yigindi xarakterda bolishidadir. Bu hol noyob hodisalarni qayd qilishga imkon beradi. Yuqorida qarab chiqilgan usullar yordamida faqat zaryadlangan zarralarnigina bevosita kuzatish mumkin. Neytral zarralarni bevosita kuzatib bolmaydi, chunki ular modda atomlarini ionlashtirmaydi, binobarin, trek hosil qilmaydi. Neytral zarralarning massasi, tezligi va energiyasi togrisidagi malumotlarni bu zarralarning zaryadlangan zarralarga tasiri xarak- terini organish asosida olinadi. Bunday hisoblashlarda energiya va impulsning saqlanish qonunidan foydalaniladi. 101- §. Yadro reaksiyalari. Neytronning kashf etilishi Òabiiy radioaktivlikni organish shuni korsatadiki, bir kimyoviy elementning boshqa kimyoviy elementga aylanishi yadrodagi ichki jarayonlar, yani atom yadrolari ichida roy beradigan ozgarishlar sababli boladi. Shu munosabat bilan atom yadrolariga tasir qilib, bir kimyoviy elementni boshqalariga suniy aylantirish uchun urinib korildi. Bunday tasirning effektiv vositasi atom yadrolarini katta (bir necha milliondan on milliard elektron-voltlargacha) energiyali zarralar bilan bombardimon qilishdir. Atom yadrolarining katta tezlik bilan harakatlanayotgan elementar zarralar (yoki boshqa atomlarning yadrolari) tasirida www.ziyouz.com kutubxonasi 317 ozgarish jarayoni yadro reaksiyasi deb ataladi. Reaksiyaga kirishuvchi zarralar bir-biriga 10 -15 m tartibidagi masofaga yaqinlashganda ular orasida yadro kuchlari tufayli tasir yuzaga keladi. Yadro reaksiyalarini yuzaga keltirishda α-zarralar (geliy yadrolari), protonlar (yengil vodorod yadrolari), deytronlar (massa soni ikkiga teng bolgan ogir vodorod yadrolari) va neytronlardan foydalaniladi. Katta energiyali zaryadli zarralar hosil qilish uchun maxsus qurilmalar, masalan, siklotron ishlatiladi. Birinchi suniy yadro reaksiyasini 1919- yilda Rezerford amalga oshirgan. U azot atomlarini radiy chiqarayotgan α-zarralar bilan bombardimon qilganda azot atomlarining bir qancha yadrolari tez harakatlanuvchi protonlar chiqarib yemirilishini payqadi, bunday yadro reaksiyasi natijasida kislorod hosil boladi. Reaksiya azot bilan toldirilgan Vilson kamerasida otkazildi. Bu reaksiya quyidagicha boladi: α-zarra (geliy 4 2 He izotopi yadrosi) azot 14 7 N atomi yadrosi ichiga kiradi va yutiladi. Bu vaqtda yadrosi barqaror bolmagan oraliq yadro-ftor 18 9 F izotopi hosil boladi. U darhol ozidan yengil vodorod yadrosi 1 1 H (proton)ni chiqarib, kislorod 17 8 O izatopi yadrosiga aylanadi. Bu yadro reaksiyasini quyidagicha yozish mumkin: 14 4 18 17 1 7 2 9 8 1 N He F O H. + → → + Shunday qilib, Rezerford tajribasi yadro reaksiyalarini suniy ravishda amalga oshirish imkoni borligini tasdiqladi va shu bilan birga protonlar atom yadrolari tarkibiga kirishini hamda uni ajratish (urib chiqarish) mumkinligini korsatdi. 1932- yilda ingliz fizigi Chedvik yadro reaksiyasini amalga oshirib, butun yadro fizikasida muhim rol oynagan yangi zarra neytronni kashf etdi. Neytronning kashf etilish tarixi quyidagicha. 1920- yilda birinchi bolib Rezerford atom yadrosida uni ogirlashtiruvchi yana qandaydir nomalum zarralar mavjud, degan goyani ilgari suradi. 1930- yilda nemis fiziklari V. Bote va G. Bekker berilliy 9 4 Be ni α-zarralar bilan bombardimon qilib, kuchli otuvchanlik qobiliyatiga ega nurlanish chiqarilishini kuzatishadi. www.ziyouz.com kutubxonasi 318 Bu nurlanishga qattiq γ-nurlanish kabi elektromagnit tolqinlarning yangi turi deb qarashadi. Bote-Bekker nurlanishi bilan fransuz fiziklari Iren Jolio-Kyuri va Frederik Jolio-Kyurilar qiziqib qoladi. Ular bu nurlanishni tarkibida qorgoshin va vodorod bolgan modda (masalan, parafin) orqali otkazishga qaror qilishadi va juda qiziq natija olishadi: yengil parafin qopqoq ogir qorgoshin qopqoqdan farqli olaroq, ozidan Bote-Bekker nurlanishini otkazmaydi, lekin parafindan nurlanish yonalishida protonlar uchib chiqadi. Jolio-Kyurilar protonlar parafindagi vodorod atomi bilan yuqori energiyali fotonlarning toqnashishi natijasida yuzaga keladigan tepki yadrolar bolsa kerak, degan fikrga kelishadi. 1932- yil 18- yanvarda Parij akademiyasining majlisida bu haqda bergan malumotlarini «... Shunday qilib, ushbu tajribalardan shu narsa malumki, yuqori chastotali elektromagnit nurlanish vodorodi bor moddalardan protonlarni ajratib chiqarish va ularga katta tezliklar berish xususiyatiga ega ekan», degan sozlar bilan yakunlashadi. Bir qarashda hodisa tushunarliga oxshab korinar edi. Lekin, shu bilan birga, kop narsa tushunarsiz edi. Masalan, katta energiyali bunday fotonlar qayoqdan olinadi? Nima uchun oz energiyalarini protonlarga berayotgan fotonlar osha vaqtda qorgoshin atomlari bilan ozaro tasirlashmaydi? Bu tajriba natijalari bilan ingliz fizigi J. Chedvig qiziqib qoladi. Darhol u tajribalar otkazadi, olchashlarni amalga oshiradi. Jolio- Kyurilar otkazgan tajribalarni takrorlaydi va tekshiradi. Chedvig eksperimental qurilmasining sxemasi 210- rasmda keltirilgan. 1 vakuumli kamerada sirtiga α-zarralar manbayi bolgan poloniy Po surtilgan D disk ornatilgan. Poloniydan nurlangan α-zarralar bilan berilliy Be plastinkasi bombardimon qilinganda, berilliy yadrosi α- zarrani oziga qoshib oladi va neytronni chiqarib, uglerod yadrosiga aylanadi: 9 4 12 1 4 2 0 6 Be He C . n + → + 210- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 319 Hosil bolgan neytronlar kameraning yupqa devoridan va Pb qorgoshin plastinkadan otib, parafin qopqoqqa tushadi va unda sekinlashadi. Parafin qopqoqdan chiqqan tepki yadrolar protonlar 2 ionizatsion kameraga tushadi va kamera toldirilgan gaz atom- larini ionlashtiradi. Hosil bolgan zaryadli zarralar tegishli elektrodlar- ga sorilib, ionizatsion kamera zanjirida tok impulsini yuzaga keltiradi. Òok impulsi kuchaytirilib, ossillografga uzatiladi. Kuzatilayotgan tok impulsining intensivligini olchab, Chedvig turli tepki yad- rolarning energiyasini aniqlaydi songra bu energiyalarni bir-biri bilan taqqoslab, xulosa chiqaradi. Jolio-Kyurilar bergan axborotdan 5 hafta otgandan song, yani 1932- yil 27- fevralda Chedvig Parij akademiyasining majlisida oz tajribalarining natijalari haqida quyidagi mazmunda xabar beradi: «Bote-Bekker nurlanishi umuman elektromagnit nurlanish emas, balki elementar zarralarning yangi turi massasi proton massasiga taxminan teng neytral zarralar oqimidan iboratdir». Bu zarrani neytron deb ataldi. Shunday qilib, neytron kashf etildi. Yadrolarni bombardimon qiluvchi eng qulay zarra neytrondir, chunki u neytral zarra bolganligi uchun nishon yadroga bemalol yaqin kela oladi. Binobarin, yadro reaksiyalarini amalga oshirishda neytronlardan foydalanish yaxshi samara beradi. 102- §. Suniy radioaktivlik. Yadro reaksiyalarida saqlanish qonunlari Suniy radioaktivlik hodisasini 1934- yilda fransuz fiziklari Iren va Frederik Jolio-Kyurilar kashf qilishgan. Ular yadrolarning parchalanishini organish jarayonida kop hollarda parchalanish mahsulotlari radioaktiv xossaga ega ekanligini aniqlaganlar. Yadro reaksiyalari natijasida hosil boladigan radioaktiv moddalar suniy radioaktiv moddalar deb, hodisa esa suniy radioaktivlik deb ataladi. Suniy radioaktiv moddalar turli yadro reaksiyalarida hosil bolishi mumkin. Masalan, kumushning 107 47 Ag barqaror izotopini neytronlar bilan bombardimon qilinganda uning yarim yemirilish davri Ò=2,3 minut bolgan 108 47 Ag radioaktiv izotopi hosil boladi va γ-nurlar chiqadi: www.ziyouz.com kutubxonasi 320 107 1 108 47 0 47 Ag Ag . n γ + → + Kumushning 108 47 Ag izotopi β - -radioaktiv xossaga ega bolib, u ozidan elektronni va neytrinoni chiqaradi hamda kadmiyning 108 48 Cd barqaror izotopiga aylanadi: 108 108 0 0 47 48 1 0 Ag Cd . e ν − → + + Xuddi shuningdek, fosfor 31 15 P ning neytronlarni qoshib olish reaksiyasi radioaktiv izotoplarni olishga misol bola oladi. Bunday reaksiyada γ-foton chiqadi va fosforning radioaktiv 32 15 P izotopi hosil boladi: 31 1 32 15 0 15 P P . + → + n γ Hosil bolgan 32 15 P izotopning yarim yemirilish davri 14,3 kunga teng. Bu izotop β - -yemirilish natijasida oltingugurtning barqaror 32 16 S izotopiga aylanadi: 32 32 0 15 1 16 P S e. − → + α-, β - - va γ-yemirilishlar tabiiy radioaktiv moddalar kabi suniy radioaktiv izotoplarga ham xosdir. Lekin suniy radioaktiv moddalar ichida tabiiy radioaktiv elementlarga xos bolmagan boshqa tur yemirilish uchraydi. Bu pozitronlar chiqarish bilan boladigan yemirilishdir. Pozitron aktiv moddaning hosil bolishiga misol tariqasida Jolio- Kyurilar kashf etgan quyidagi reaksiyani korsatish mumkin: 27 4 30 1 13 2 15 0 Al He Pn. + → + Reaksiya natijasida hosil bolgan fosforning 30 15 P radioaktiv izotopi (yarim yemirilish davri 2,5 minutga teng) ozidan pozitron va neytrinoni chiqarib, kremniyning barqaror 30 14 Si izotopiga aylanadi: 30 30 0 0 15 14 1 0 PSi . + → + + e ν Yadro reaksiyalarida barcha saqlanish qonunlari, jumladan, elektr zaryadi va massa sonining saqlanish qonunlari bajariladi. Elektr zaryadining saqlanish qonuni: reaksiyaga kirishayotgan yadro va zarralar elektr zaryadlarining yigindisi reaksiya natijasida www.ziyouz.com kutubxonasi 321 hosil bolgan yadro va zarralar elektr zaryadlarining yigindisiga teng boladi. Massa sonining saqlanish qonuni: reaksiyaga kirishayotgan yadro va zarralar massa sonlarining yigindisi reaksiyadan song hosil bolgan yadro va zarralar massa sonlarining yigindisiga teng boladi. Agar quyidagi: 2 1 3 4 1 2 3 4 + → + A A A A a b c d Z Z Z Z reaksiya sodir bolgan bolsa, u holda yuqorida tariflangan saqlanish qonunlariga binoan Z 1 +Z 2 =Z 3 +Z 4 va A 1 +A 2 =A 3 +A 4 boladi. Masalan, Jolio-Kyurilar amalga oshirgan yadro reaksiyalaridan biri quyidagicha edi: 24 4 27 1 12 2 14 0 . Mg He Si n + → + Bu reaksiyada Z 1 =12, Z 2 =2, Z 3 =14, Z 4 =0, demak, 12+2=14+0 yoki 14=14. Shuningdek, A 1 =24, A 2 =4, A 3 =27, A 4 =1, demak, 24+4=27+1 yoki 28+28. 103- §. Yadrolarning bolinishi Òurli izotoplarning protonlar, deytronlar va neytronlar tasirida boladigan yadro reaksiyalarini organish hamda shu maqsadda otkazilgan juda kop tajribalar fan uchun goyat qimmatli natijalar berdi. 19381939- yillarda bir qancha olimlar (Germaniyada O. Gan va F. Shtrassman, Italiyada E. Fermi, Fransiyada er-xotin Jolio- Kyurilar)ning ishlari tufayli neytronlar bilan bombardimon qilinayotgan uran yadrosining bolinish reaksiyasi kashf qilindi. Ogir yadroni neytronlar bilan bombardimon qilinishi natijasida yadroning taxminan ikkita bir xil bolakka va boshqa zarralarga yemirilish jarayoniga ogir yadrolarning bolinishi deyiladi. 211- rasmda neytron bilan bombardimon qilinganda 235 92 U uran yadrosining bolinishi variantlaridan birining sxemasi keltirilgan. Bolinish vaqtida yadro ikkita katta bolakka va 23 ta neytronga yemiriladi. Atom yadrosining bolinish jarayonini N. Bor tavsiya qilgan yadroning tomchi modeli asosida quyidagicha tushuntirish mumkin. Uran 235 92 U yadrosi bitta neytronni qamrab olib, uran 236 92 U izotopiga aylanadi (211- a rasm). 21 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 322 235 1 236 92 0 92 U U. + → n Neytronni yutib olgan yangi uran izotopi uygongan va kuchli deformatsiyalangan holatga otadi (211- b rasm). Uning hajmi ozgarmaydi, chunki «yadro suyuqligi» amalda siqilmaydi. Bunda yadroning sirti va demak, sirt energiyasi ortadi. Agar yadroga kelib tushgan neytronning energiyasi uncha katta bolmasa, u vaqtda yadro γ fotonlar yoki neytron chiqarish yoli bilan ortiqcha energiyasidan ozod bolib, dastlabki holatiga qaytadi. Agar neytronning energiyasi yetarlicha katta bolsa, u vaqtda yadroda ikkiga bolinayotgan suyuqlik tomchisining ikki qismi orasidagi chozilishga oxshash chozilish paydo boladi (211- d rasm). Chozilayotgan yadroning juda ingichka qismida tasir qilayotgan yadro kuchlari endilikda yadroning bir xil ishorali zaryadlangan qismlarining kulon itarishish kuchlariga qarshi tura olmaydi. Natijada chozilgan yadro uziladi va qarama-qarshi tomonga katta tezlik bilan harakatlanuvchi ikkita bolakka ajraladi (211- e rasm), bu bolaklarni bolinish parchalari deb ataladi. Ortacha massali yadrolarda bitta nuklonga togri keluvchi boglanish energiyasi ogir yadrolardagidan ancha kop (204- rasmga qarang). Bundan yadrolar bolinganda katta energiya ajralib chiqishi kerak, degan xulosa kelib chiqadi. Barqaror yadrolarda neytronlar soni protonlar soniga nisbatan aniq bir qiymatga ega boladi. Yengil yadrolarda bu nisbat birga yaqin. Yadrodagi nuklonlar soni orta borishi bilan neytronlar sonining protonlar soniga nisbati ham ortadi (212- rasm, unda abssissa oqiga massa soni A, ordinata oqiga N Z nisbat qoyilgan). 211- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 323 Masalan, uran uchun bu nisbat 1,6 ga yetadi. Ogir yadrolarda neytronlarning N Z nisbiy soni ortacha massali yadrolardagiga qaraganda sezilarli darajada kop bolgani uchun bolinish parchalarida neytronlar koproq bolib, natijada ular 23 tadan neytron ajratib chiqaradi. Neytronlarning kopchiligi bir onda (10 -14 sekunddan kichik vaqt ichida) ajralib chiqadi, ularni oniy neytronlar deb ataladi. Neytronlarning bir qismi bir onda emas, balki 0,05 sekunddan 1 minutgacha kechikib chiqadi, ular kechikkan neytronlar deb ataladi va ular juda ham oz miqdorda boladi. Oniy neytronlarning energiyasi noldan taxminan 10 MeV oraligida yotadi, ularning kopchiligi 12 MeV energiyaga ega. Energiyasi 1,5 MeV dan katta bolgan neytronlar tez neytronlar, energiyasi 1,5 MeV dan kichik neytronlar sekin neytronlar deb ataladi. Energiyasi 0,025 eV bolgan neytronlar esa issiq neytronlar deb ataladi. Ogir yadrolarning bolinish mahsulotlari turli-tumandir, ularning massa sonlari 70 dan 160 gacha oraliqda boladi. Ammo massalar nisbati 2:3 kabi bolgan parchalarga bolinish ehtimoli eng kop. Bunday bolinishga uranning 235 92 U izotopi yadrosining uchta neytron chiqarib, kripton 93 36 Kr va bariy 140 56 Ba izotoplari yadrolariga yemirilishi misol bola oladi: 235 1 93 140 1 92 0 0 36 56 U Kr Ba 3 . n n + → + + Oniy va kechikkan neytronlar ajralib chiqqaniga qaramay, bolinish parchalarida neytronlar ortiq bolaveradi. Shuning uchun parchalarning kopchiligi radioaktiv bolib, ularda β yemirilish reaksiyalari yuz beradi, bunda γ-nurlar chiqadi. Òabiiy uranda, asosan, ikkita izotop boladi: 235 92 U va 238 92 U , bulardan 238 92 U asosiy massani tashkil etadi, 235 92 U esa aralashmada faqat 0,714% ni tashkil qiladi. Òekshirishlar shuni korsatadiki, 235 92 U yadrolari har qanday neytronlar tasirida bolinadi, ayniqsa, 212- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 324 sekin neytronlarda yaxshi bolinadi, holbuki 238 92 U faqat tez neytronlar tasiridagina bolinadi. 104- §. Zanjir yadro reaksiyasi 1940- yilda rus olimlari G.N. Flerov va K.A. Petrjak uran yadrolarining parchalarga oz-ozidan bolinishini, yani spontan bolinishini aniqladilar. Biroq bunday bolinishning tezligi juda kichik, chunki 235 92 U izotopi yadrolarining yarim yemirilish davri Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling