Reja: Atom yadrosi tarkibi

Mavzu:Atom yadrosining tarkibi.Atom yadrosini xarakterlovchi asosiy kattaliklar.
Reja:
1.Atom yadrosi tarkibi.
2. Atom yadrosining tarkibi va asosiy xarakteristikasi.
3. Atom tuzilishi.

1932 yilda rus fizigi D. D. Ivanenko va nemis fizigi V. Geyzenberg bir-birlaridan mustaqil ravishda atom yadrosi ikki xil elementar zarra proton va neytronlardan tashkil topgan degan fikrga keldilar. Bu zarralar nuklonlar deb ataladi. Proton musbat zaryadlangan zarra bo’lib uning zaryadi elektron zaryadiga teng. q_p=q_å=1,6×10^-19 Kl, massasi esa m_p=1,67×10^-27 kg. Yadro tarkibida protondan tashqari zaryadsiz (q_n=0) neytron (n) mavjud bo’lib uni massasi proton massasiga teng. Yadrodagi nuklonlar ya’ni proton va neytronlar sonini A-bilan belgilanib, uni yadroning massasi soni deyiladi:

A=Z+N
Z- yadrodagi protonlar, N-yadrodagi neytronlar soni.
Z- D. Mendeleevning elementar davriy sistemasidagi ximiyaviy elementning tartib nomeri bo’lib u yadroning zaryadini aniqlaydi, ya’ni q_ya=z_a.
Yadro belgisi _zX^A_N.
Tajribalarda yadrolarning shakli sferaga yaqinligi va bu sferaning radiuslari yadroning massa soni 1/3 darajasiga proporsional ekanligi aniqlangan.Yadro moddaning zichligini esa taribay ravishda quyidagicha aniqlash mumkin.Demak yadro moddaning zichligi yadro tarkibidagi nuklonlar soniga bog’liq emas. Uning qiymati shu qadar kattaki, yadroviy modda zichligidek zichlikka ega bo’lgan jismdan yasalgan, radiusi 200 metr chamasidagi sharning massasi Yerning massasiga teng bo’ladi.Tartib nomeri bir xil, massa soni har xil bo’lgan elementning yadrolarini izotoplar deyiladi: 
₁N¹; ₁N²; ₁N³; ₈ O¹⁶; ₈O¹⁷; ₈O^18.
Yadroning m_ya massasi uning tarkibiga kiruvchi hamma zarralar massalarining yig’indisidan hamisha kichik. Chunki nuklonlar birikib yadro hosil qilganda nuklonlarning o’zaro bog’lanish energiyasi ajralib chiqadi. Yadroning bog’lanish energiyasi E_bog’ yadro tarkibidagi nuklonlarni ajratish va uning bir-biri bilan deyarli ta’sir qilishmaydigan masofaga uzoqlashtirish uchun bajarish zarur bo’lgan ishga teng. Radioaktivlikni birinchi marta 1896 yilda Fransuz olimi Bekkerl kuzatgan. Uran va uning birikmalari o’z-o’zidan chiqargan nurlar jismlardan parron o’tgan, fatoplastinkaga ta’sir qilgan, havoni ionlashtirgan. Keyinchalik radioaktivlikni Per Kyuri va Mariya Kyuri Skladovskayalar har tomonlama tekshirdilar.Beqaror ximiyaviy element izotoplarining elementar zarralar yoki yadrolar chiqarib o’z-o’zidan boshqa element izotopiga aylanishi radioaktivlik deyiladi. Bunday aylanishlar: 1) a-yemirilish; 2) b- yemirilish; 3) protonli ridioaktivlik va 4) og’ir yadrolarning sponton ravishda bo’linishi jarayonlarida sodir bo’ladi. Tabiiy sharoitlardagi izotoplarda bo’ladigan radioaktivlik tabiiy radioaktivlik deyiladi. Yadro reaksiyalari vositasida olinadigan izotoplarning radioaktivligi sun’iy radioaktivlik deyiladi. Sun’iy va tabiiy radioaktivlik orasida farq yo’q. Radioaktiv yemirilish qonuni N=N₀ å^-lT formula bilan ifodalanadi. Bunda N₀-boshlansich paytdagi yemirilmagan atomlar soni, N-biror t paytdagi yemirilmagan atomlar soni, l-radioaktiv moddaga xarakterli bo’lgan konstanta, u yemirilish doimiysi deyiladi. Yadroning bo’linish jarayonida ajralib chiqqan neytronlardan bittasi o’z navbatida qo’shni yadroni parchalash va bu yadro ham qo’shni yadroni parchalashi mumkin bo’lgan neytronlarni chiqarishi mumkin. Natijada bo’linayotgan yadrolar soni kesin ortib ketib, o’zini-o’zi davom ettiruvchi reaksiya yuzaga keladi. Ushbu reaksiyaga zanjir yadro reaksiya deyiladi.Yadrolarning bo’linishi boshqariladigan reaksiya amalga oshiriladigan qurilma yadro reaktori deyiladi. YAdro reaktori: yadro yoqilg’isi, neytronlarning sekinlatgichi, reaktor ishlaganda ajraladigan issiqlikni olib ketuvchi issiqlik eltuvchi ( suv, suyuq natriy ) va reaksiya tezligini rostlovchi qurilma. Juda yuqori temperaturalarda yengil yadrolarning qo’shilish reaksiyasi termoyadro reaksiyasi deyiladi. Termoyadro reaksiyasi yuz berishi uchun yadrrolar 10^-15 m masofaga, ya’ni yadro kuchlari ta’sir doirasiga tushishlari shart. Termoyadro reaksiyalari sintez reaksiyalari yoki termoyadro sintezi deyiladi. Hozirgi vaqtda dunyoning ko’pgina davlatlarida boshqariluvchi termoyadro reaksiyasini amalga oshirish ishlari amalga oshirilmoqda. Bo’linish reaksiyasini yadro reaktorlarida boshqarilgani kabi, boshqariladigan termoyadro reaksiyasini amalga oshirish ancha murakkab masaladir. Radioaktiv modda uch xil nurlanish manbaidir. Ulardan biri magnit maydoni ta’sirida musbat zaryadi zarralar oqimining og’ish yo’nalishida og’adi, ular a-nurlar deb ataladi. b-nurlar deb atalgan ikkinchi nurlanish avvalgiga teskari yo’nalishda, ya’ni manfiy zaryadli zarralar oqimi og’adigan yo’nalishda og’adi.
b-yemirilish uch xil bo’ladi.
b^- yemirilish bunda yadrodan elektron chiqadi.
b⁺ yempirilshda yadrodan pazitron ajralib chiqadi.
Elektron yutish.
-b yemirilshda yadrodagi bitta neytron n®p+e^-+n^- sxema bo’yicha protonga aylanadi
p®n+e⁺+n
n-neytrino, n-antineytrino.
Nihoyat magnit maydon ta’siriga berilmaydigan uchinchi nurlanish g-nurlar deb ataladi. g-nurlar to’lqin uzunligi juda qisqa (10^-3 Å dan 1Å gacha) bo’lgan elektromagnit nurlanish ekanligi aniqlandi. Yemirilayotgan yadrodan a-zarralar (ya’ni ₂Ne⁴ yadrolar) juda katta (10⁹sm/sek) tezlik bilan uchib chiqadi. Yadroviy nurlarni qayd qilish usullari. Radioaktiv yemirilish paytida chiqariladigan har xil radioaktiv nurlar (a va b-zarralar, g-nur)ning o’lchamlari ta’xminan juda kichik ya’ni 10^-15 m bo’lganligi uchun ularni mikroskoplar yoki boshqa oddiy usullar bilan qayd qilish mumkin emas. Radioaktiv nurlarni qayd qilishning har xil usullari ishlab chiqilgan. Yadro reaksiyalarida energiya chiqariladi yoki yutiladi. Ajralib chiqqan energiya miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi. Hosil bo’layotgan yadro massalari yitsindisi boshlansich yadro masalalari yitsindisidan katta bo’lsa, yadro reaksiyasida energiya yutiladi va uning issiqlik effekti manfiy bo’ladi. Hamma yadro reaksiyalari zaryadning, massaning nuklonlar sonining, energiyaning, impulsning, impuls momentining saqlanish qonunlari bajarilishi asosida sodir bo’ladi. Yuqoridagi reaksiyadan zaryadning saqlanish qonuniga asosan. Yadrolarga ta’sir qiluvchi zarralarning energiyasi, turlariga bog’lilik ravishda yadro reaksiyalari: kichik, o’rta va yuqori energiyali reaksiyalarga bo’linadi. Yadrolarning neytronlar bilan ta’sirlashishida hosil bo’ladigan reaksiyalar kichik energiyali, a-zarralar, protonlar va g-kvantlar ta’sirida hosil bo’lgan reaksiyalarni o’rta energiyali yadro reaksiyalari deyiladi. Yuqori energiyali yadro reaksiyalarini hosil qilib elementar zarralarning strukturasi, xususiyati o’rganiladi. E.Fermi, Ch.Jolio-Kyuri, P.Savich, O.Gan, F.Shtrassman, O.Frish, L.Maytner larning tajribalar va nazariy izlanishlari tufayli o’ttizinchi yillar oxirida (1938 y.) Neytronlar bilan bombardimon qilingan og’ir yadrolar (masalan uran)ni ikki qismga bo’linishi aniqlandi. Bundan tashari neytraonlar, elektronlar va g-nurlanishlarning ham vujudga kelishi kuzatildi. Bu hodisa yadro bo’linishi deb nom oldi. Neytron biror _zX^A yadroga kirgach yangi _zX^A+1 yadro hosil bo’ladi. U esa ikki yadroga, ya’ni  va  yadrolarga bo’linadi, ya’ni Har bir yadro bo’linganda taxminan 200 meV (1meV=1,6×10^-19j) energiya ajraladi. Yadro bo’linishida ximiyaviy reaksiyadagidan milionlab marta ko’p energiya ajraladi. Shuning uchun og’ir yadrolarning bo’linish hodisasi kashf qilinishi bilano bu reaksiyada ajraladigan energiyadan foydalanish yo’llari izlana boshlandi. Bo’linish energiyasidan foydalanish imkoniyati amalga oshishi uchun shunday sharoit yaratish lozimki, bu sharoitda reaksiya bir boshlangandan so’ng o’z-o’zidan davom eta olsin, ya’ni reaksiya zanjir harakterga ega bo’lsin, masalan, birinchi yadro bo’linganda ajralib chiqqan 2-3 neytronni har biri o’z navbatida yangi yadrolarni bo’linishiga sababchi bo’ladi. Natijada 6¸9 yangi neytronlar vujudga keladi. Bu neytronlar yana boshqa yadrolarni bo’linishiga imkoniyat yaratadiva xokazo. Shu tariqa bo’linayotgan yadrolar va buning natijasida vujudga keladigan neytronlar soni nihoyat tez ortib boradi. Shu tarzda rivojlanadigan jarayon zanjir reaksiyadir. Hisoblarning ko’satishicha, birinchi yadro bo’linganida keyin 7,5×10^-7 s o’tgach 10²⁴×10²⁵ yadro (shuncha yadro taxminan 1 kg uran tarkibida bo’ladi) reaksiyada qatnashgan bo’ladi. Olimlar sun’iy ravishda termoyadroviy reaksiyani amalga oshirish usulini topdilar. Buning uchun termoyadroviy reaksiyada qatnashishi lozim bo’lgan modda (masalan N² va N³ aralashmasi) ichida atom bomba portlatilsa bas. Atom bomba portlaganda g’oyat qisqa vaqt ichida harorat ~10⁷K ga yetib, deyteriy va tritiy birikadi, bunda energiya ajralib chiqishi yanada kuchliroq portlashtarzida namoyon bo’ladi. Portlashda vodorod izotoplari qatnashganligi uchun bu qurolga vodorod bomba deyiladi. Neytron bomba deb ataluvchi qurolda esa yadroviy sintez reaksiyasi amalga oshishi uchun talab qilinadigan sharoit detonatorlik vazifasini bajaruvchi bombani portlatish yo’li bilan emas, balki boshqa usullar yordamida vujudga keltiriladi. Yadroviy sintez reaksiyasida ajralib chiqadigan energiyaning asosiy qismi (~80%) neytronlarning energiyasi sifatida namoyon bo’ladi.Shuning uchun neytron bomba portlaganda vujudga keladigan zarb to’lqin anchagina kuchsiz lekin nurlanish dozasi nihoyat kuchli bo’ladi. Neytronlar muhit atomlarning elektron obilari bilan bavosita ta’sirlashmaydi. Lekin muhit atomlarining yadrolari bilan ta’sirlashuvi tufayli zaryadli zarrachalar, g-kvantlar va radioaktiv yadrolar hosil bo’ladi. Shuning uchun odam organizmiga neytronlarning ta’siri tirik to’qimalarning atom va molekulalarining ionlashtirishdan iborat bo’ladi. Ionlarning aktivligi o’zgacha bo’lganligi uchun sog’ organizmda salbiy ta’sir ko’rsatuvchi ximiyaviy birikmalar vujudga keladi. Yadroviy nurlanish, xususan neytronlar ta’sirida ba’zi murakkab molekulalar, birinchi navbatda ilik, so’ngra on hosil bo’lish jarayoni, ayniqsa, markaziy nerv sistemasining to’qimalari zararlanadi, ovqat xazm qilish yo’li va jinsiy a’zolarning xujayralari ham shikastlanadi. Hozirgi paytda «Tokaman» magnit o’ramli toroidal kamera yordamida xalqaro hamkorlik asosida boshqariladigan termoyadroviy reaksiyani amalga oshirish bo’yicha izlanishlar olib borilmoda. Kvant elektronikasi sohasida birnechta muammolarni hal qilish zarur. Lazerlar bilan moddalarni termoyadro haroratigacha qizdirish kosmosda aloqani amalga oshirish shular jumlasiga kiradi.
Nazorat savolari:
1.Atom yadrosi qanday tuzilgan.
2.Yodro kuchlari qanday kuchlar.
3.Yodro va elementar zaralarning masalari qanday birlikda o’lchanadi.