Sh. X. Xushmurodov atom yadrosi va zarralar fizikasi

D.2	I2-K 2
nvl —	—	| 1[/ (/ + I) - A:(A:+ I)],	(4.6.2)

bu yerda 3 - inersiya momenti.

Inersiya momenti quyidagicha aniqlanadi:

(4.6.3)

0. 
   „ - ko‘rilayotgan yadro shaklidagi qattiqjismning inersiya momenti. Jun-juft yadro asosiy holatiga (K = 0) o‘tishlar qaralayotgan bo‘lsa:
   

П21(1 + 1)

(4-6.4)
bunda spinlar / = 0, 2, 4,... qiymatlarni qabul qiladi. (4.6.4) ga ko‘ra, turli holatlar energiyasi:

„	л r		ft2 - 2 - 3		3ft2 r й2-4-5 10й2 „					ft2 •6 •7	21 h 2
			2 3	" 3 ;			=	3 "		2 3	“ 3 ’
p	ft2 -8-9	=	36ft2	^	ft2 -1011	55/i2		, ,			(4.6.5)
£ . =	----------		----- —;	E,	= ------------	= -------		va hokazo
	2 3		3		2 3	3

qiymatlarni oladi. Demak, aylanma sohaga tegishli aylanma holatlar uchun intervallar qoidasi deb ataluvchi quyidagi qoida bajarilishi kerak:

El :E 2 :E 3 :E 4 :E 5 : . . . - l : j : 7 A 2 : ^ - : . . .

(4.6.6)

4.6-rasmda 238U yadroda aylanma sathlar sxemasi keltirilgan. Bu yadro uchun intervallar qoidasi

Ex:E 2 :E } \EA : ES = 1:3,32 :6,72 :11,7 :1 7 ,6 :... yaxshi bajariladi.
Aylanma holatlami o‘rganish yadro deformatsiyasi P - _К ni aniqlash

•r	-	3 n
inkonini beradi. Haqiqatan ham, tajribada (4.6.5) formuladagi	-	—
		-N3

aylanma birinchi holat energiyasi aniqlansa inersiya momenti topiladi.
(4.6.3) formuladagi n' jismning inersiya momenti deb,
2

Z0 = - M R 1 ni hisoblab (bu yerda R - ellipsoid o‘rtacha radiusi)
AR '
J° v ^R J^! nisbatan yadro deformatsiya qiymati topiladi.

MeV

0,785
0 , 5 2 2 ---------------------------------------	8 4
0 ,3 0 9 ---------------------------------------	6 *
0 ,1 4 8 ---------------------------------------	4 *
0 ,0 4 4 7 ---------------------------------------	2 *
0	0 *

4.6-rasm.

Bu usulda topilgan deformatsiya qiymati deformatsiyalangan yadrolar uchun elektr kvadrupol qiymatlarini va E2 o‘tishlar ehtimolliklarini yahshi tushuntiradi.
Aylanma sathlarga ko‘ra, yadroning magnit momentlarini aniqlash mumkin. Yadro magnit momenti quyidagi formula bilan hisoblanadi:

f i = g k K + g n - Q ,

(4.6.7)

bu yerda gk, gu - o ‘zgarmas giromagnit nisbatlar.

(4.6.7) formula bilan hisoblangan yadro magnit moment qiymatlari tajriba natijalariga yaxshi mos keladi.
Nazorat savollari:

1. 
   Yadro modellari turlarini aytib bering.
   

1. 
   Tomchi modeliga asoslar va modelning qoMIanilishini (bogManish energiyasi, yadro boMinishi, tebranma holatlari va h.k.) tushuntiring.
   

2. 
   Qobiqli modelga asoslar va qobiqli modelning yadro spini, izomer holatlar, magnit momentlar, beta-yemirilish ehtimolligini hisoblashda qoMIanilishi.
   

0. 
   Kollektiv model, aylanma sathlar, yadro deformatsiyalarini aniqlashda qoMIanilishini tushuntiring.
   

V BOB. YADROVIY REAKSIYALAR VA TEZLATGICHLAR
5.1 -§. Yadro reaksiyalari
Zarra bilan yadro yoki yadro bilan yadro yadroviy kuch ta’sir radiusi (10~nsm) qadar yaqinlashib, o‘zaro ta’sirlashishi natijasida yadro turli o‘zgarishi yoki yadro zarralarining qayta taqsimlanishi mumkin. Yadroviy reaksiya deb ataladigan bunday jarayonda yadro uyg‘onadi yoki yangi zarralar hosil boMadi.
Shunday qilib, yadroviy reaksiyani hosil qilish uchun yadrolarni katta energiyali zarralar yoki yadrolar bilan bombardimon qilish kerak. Bunday yuqori energiyali zarralar radioaktiv yemirilishda hosil boMadi. Masalan, alfa-radioaktiv yadrolar yemirilishda 4-9 MeFenergiyalialfa-zarralaroqimi hosil boMadi. Kosmik nurlar tarkibida juda katta energiyali zarralar ham uchraydi. Lekin intensivligi kam boMganligi uchun ulardan yadroviy reaksiyalarni amalga oshirishda foydalanib boMmaydi.
Yadro va elementar zarralar xususiyatlarini keng o‘rganishlik uchun yuqori energiyagacha tezlatib beruvchi tezlatgichlar yaratilishi juda muhim hisoblanadi.
Hozirgi vaqtda yaratilgan tezlatgichlar yordamida turli xil reaksiyalar o‘tkazilmoqda.
5.2-§. Tezlatgichlar
Yadro tuzilishini o‘rganish, yadro reaksiyalarini amalga oshirish hamda elementar zarralar xususiyatlarini aniqlash va boshqa ko‘plab muammolarni hal qilish uchun yuqori energiyagacha tezlashtirilgan katta oqimdagi zarralar dastasi talab etiladi.

Tezlatgichlar 1930-yillardan boshlab qurila boshlandi. Dastlabki tezlatgichlar energiyalari bir necha MeV boMsa, hozirgi vaqtda bir necha GeV energiyagacha yetkazildi. Zaryadli zarralarni tezlatish odatda elektr maydonda yoki elektr va magnit maydonlar birgalikda amalga oshiriladi.

Tezlatgichlar tezlashtiruvchi maydon turiga qarab zarralar oqimini fokuslashi, tezlashtirilayotgan zarralar xili, erishgan energiyalariga ko‘ra, turlicha nomlar bilan ataladi.

To‘g‘ri ta’sirli tezlatgichlar zarra tezlatuvchi maydonidan o‘tishda bir marotaba energiyasini oshirsa, ko‘p karrali ta’sirli tezlatgichlarda esa shu maydondan zarra bir necha marotaba energiya orttirmasi oladi. Yuqori voltli tezlatgichda energiya orttirmasi potensiallar ayirmasiga to‘g‘ri kelsa, induksiyali tezlatgichda magnit oqimi o‘zgarishiga mos keluvchi uyurma elektr maydoni rezonans tezlatgichlarda esa yuqori chastotali o‘zgaruvchi elektr maydon kattaliklariga mos keladi. Chiziqli tezlatgichlarda zarralar to‘g‘ri chiziq bo‘ylab harakatlansa, siklik tezlatgichlarda aylana yoki spiralsimon harakatlanadi.

Tezlatgichlaming turlari 5.1-jadvalda keltirilgan.

Uzluksiz oqimli tezlatgichlarda zarralar oqimi o‘zgarmas boMsa, impulslilarida esa zarra dastasi ma’lum vaqt oralig‘ida tezlashtiriladi.

Odatda tezlashtirilgan zarralar qo‘zg‘almas nishonga yo‘naltiriladi. Qarama-qarshi oqimda tezlashtirilganda o‘zaro massalar teng ma’lum impulsga ega boMgan zarralar bir-biriga qarama-qarshi yo‘nalishda ta’sirlashadi.
Barcha tezlatgichlarda zarralami tezlatish jarayonida fokuslab turishlik lozim. Ko‘ndalang radial va vertikal tekislik bo‘yicha fokuslash magnit maydonning radius bo‘yicha kamayib borishi bilan amalga oshiriladi. Bunda

magnit maydonning pasayish darajasi 0 < n < 1 oralig‘ida boMadi. Bu xil fokuslashga yumshoq (kuchsiz) fokuslash deb ataladi. Bu xil fokuslashda vakuum kamera va magnit o‘lchami otrib ketadi, natijada tezlatgich narxining juda yuqori boMishiga olib keladi. Juda yuqori energiyali tezlatgichlarda kuchli fokuslash usuli qo‘llanilmoqda, bunda zarralar oqimi turli magnit qismlaridan o‘tishda har xil ishorali katta gradient maydonga keladi. Zarralar oqimi gorizontal va vertikal yo‘nalishlar bo‘yicha ketma-ket fokuslanib, defokuslanadi.

Rezonans tezlatgichlarda zarralar oqimi bo‘ylama yo‘nalish bo‘yicha, ya’ni zarralar aylanish chatotasi bilan tezlashtiruvchi elektr maydon chastotalarining rezonansini ta’minlash elektr maydon chastotasini yoki magnit maydonni vaqt bo‘yicha o‘zgartirishlik bilan amalga oshiriladi.
Tezlatgichlarda zarralar energiyasi va zarralar oqimi intensivligi muhim xususiyati hisoblanadi. Intensivligi oqim toq kuchi I = qN bilan ifodalanadi.
Siklik tezlatgichlarda tezlashtiriladigan zarralar tezlashtiruvchi maydonga takror-takror kiritilib, energiyasini oshirib boradi.
Birinchi tezlatgichlardan siklotron 1930-yilda Lourens(1901 — 1958) tomonidan qurildi.
Siklotron (sxemasi 5.1-rasmda keltirilgan) ikkita D]t D2 duant, ionlar manbayi, tezlashtiruvchi yuqori chastotali elektr kuchlanish manbayi, magnit maydonlardan iborat. Duant magnit qutblari orasiga joylashtirilgan. Elektr maydon duantlar uchlariga beriladi. Ion (zaryadli zarralar) ion manbayidan chiqishi bilan duantning manfiy qutbiga tortilib, energiyasini oshiradi, bu ion magnit maydon ta’sirida duant ichkarisida yarim aylana shaklida aylanadi, yarim davr 772 oraligMda qarama-qarshi duant chegarasiga keladi, bu paytda duant ishorasini o‘zgartiradi, yana energiyasini oshiradi va h.k. Shunday qilib, siklotronda ion (zarra) rezonans energiyasini orttirib borishi uchun elektr maydon chastotasi ion (zarra)ning duant ichida aylanish

chastotasiga mos kelishi talab etiladi.
Siklotronda elektr maydon ion (zarra)ga tezlanish beradi:
F£ = eZE-107 dina,	(5.2.1)

bunda eZ - ion zaryadi, E - elektr maydon kuchlanganligi, magnit

maydoni esa ion (zarra) lami egadi (buradi):
FH= 0 ,le Z 3 H ,	(5.2.2)

bunda Э _ zarra tezligi, H - magnit maydon kuchlanganligi. Ma’lumki, egri chiziqli harakatda markazdan qochma kuch vujudga

keladi:
^F mq ^=	Wi9"
	(5.2.3)
	R

Tezlashtirilayotgan ion (zarra) orbitada aylanib energiyasini oshirib borishligi uchun (5.2.2) va (5.23) kuchlar o‘zaro teng boMishi kerak:
Yuqori chastotali kuchlanish manbai