Sh. X. Xushmurodov atom yadrosi va zarralar fizikasi

11.2. Quyosh va yulduzlarda yuz beradigan termoyadroviy reaksiyalar

Q uyosh n u rlan ish in i sp ek tral tah lil q ilish shuni k o ‘ rsatad ik i,
Q uyosh xrom osferasi asosan vodorod		va geliyd an tash kil topgan.
Q uyosh m oddasining zich lig i taxm inan		100 g/sm3 boMib, quyoshdagi
z a rralar o rasid ag i	m asofa atom oM cham laridan			k ich ik ek an lig in i
ko‘ rsatadi.
D em ak, Q uyosh	va yu ld u zlard a modda toMa			ionlashgan holatda
boMadi, bunda elektron va yadro lardan tash kil				topgan gaz, y a ’ ni

plazm a	katta gravitatsiya kuchi hisobiga ularning harorati bir necha
m illio n	grad usga qizigan boMadi. Quyosh xrom osferasida vodorod
va g eliy n in g ko ‘p m iqdorda uchrashi, yulduzlardagi vodorodning bir

qism i g e liy g a aylan ib turadi degan fikrga olib kelad i.

T erm oyadro sin tezin in g aso siy n atijasi to‘ rtta protonning g e liy
yad ro siga aylanishidir. Bu ikki usul uglerod-azot va vodorod-vodorod sik lla ri bilan ro‘y beradi.
Vodorod sikli uch reaksiya orqali o‘tadi.

	Sikldagi	Ajralgan	MeV	Reaksiya
Reaksiya	reaksiyalar	energiya,	neytrino	o‘tish vaqti,
	soni	Q,MeV	energiyasi	T
iH + lH ^ H + e'+ V '	2	2	0,4	l,4 1 0 loy
	2	2	—	5,7 s
lHe±lHe-*\He+2\H	1	12,85	—	10 yil
Jami
4'Я->24Яе+2e* +2v + 2y	5	24,67	0,4	1,4-1010 y.

Birinchi bosqichda proton-proton bilan qo‘shilib deytron hosil boMadi, hosil boMgan deytron bir vodorod yadrosi bilan tezda qo‘shilib geliy-3 izotopini hosil qiladi. Yetarli darajada geliy -3 izotopini ikkita g e liy -3 qo‘shilishi natijasida *He va ikkita proton hosil boMishi bilan sikl tugaydi.

Vodorod s ik li n isb atan k ic h ik h aro ratlard a (~ 10 m ln g rad u s) boMib,o‘tadi. Shuning uchun u asosan yulduzlarda hosil boMishi va rivojlanishining dastlabki bosqichida energiya m anbayi rolini bajaradi. Yulduzlarda yetarli m iqdorda g eliy hosil boMgan yuqoriroq haroratlarda yangi nuklonlam ingqo‘shilishi natijasida ogMrroq elem entlar hosil boMa boshlaydi.
M asalan, ~ 100-106 gradus haroratda uch geliy yadrosi qo‘shilib uglerod - 12 hosil qilishi m um kin. Bundan tashqari uglerod -12 oraliq *Be ning hosil boMishi bilan ham ro‘y berishi mumkin. Yulduzlarda uglerod mavjud boMsa, T > 15-106 graduslarda oltita reaksiyadan iborat uglerod azot sikli borishi mumkin (5 .7 -jadval).

Reaksiya	Q, MeV	E™\MeV	r
\ H + 'lC W ^ N + у	1,95	—	1,3 10’ yil
xlN - ^ lC + e+ + V	2,22	1,2	7 min
	7,54	—	2.7-106 yil
\H+llc W nNA + у
	7,35	—	3,2-108 yil
\H +"N ->'lO + y	2,71	1,7	82 s
	4,96
lstO->'*N + e++v			1,1-10* yil
',H+”N->llC+lHe
Jami:
4\H^>lHe + 2e* +2v + 3y	26,73		3,2-10Kyil

Sikl natijasida 26,73 MeV energiya ajraladi. Siklning vaqti r = 3,2-108 yil, bu siklda ham pirovard natijada to‘rt protondan *He hosil boMadi.

Uglerod esa bu siklda katalizator rolini o‘ynaydi.
Quyosh va yulduzlarda termoyadro reaksiyalarida solishtirma energiya ajralish q, yerdagi oMchamlar bo‘yicha juda kam. Quyosh uchun q = 1СИ J/kgxs teng, y a ’ ni m odda alm ash ishi n atijasid a tirik organizm dagi solishtirma, energiya ajralishdan 400 000 marta kichik. Ammo Quyoshning massasi juda katta boMgani uchun (2- 1030kg) u nurlatadigan toMa quvvat ham juda kattadir, u -4 -1026W ga teng. Quyosh nurlanish tufayli har sekundda 4,3 min. tonnaga kamayadi, bu esa quyosh massasining 2* 10 l9% foizini tashkil etadi.

Nazorat savollari

0. 
   Yadro reaksiyalarining hosil boMish shartlarini ayting.
   

0. 
   Yadro reaksiyalari qanday turlardan iborat?
   

0. 
   Tezlatgichlar va ularning turlarini aytib bering?
   

1. 
   Zaryadli zarralar qaysi m aydonda en ergiyalarin i oshiradi, qaysi maydonda fokuslanadi?
   

2. 
   Elekstrostatik tezlatgichning ishlash uslubini tushuntiring.
   

3. 
   Siklotronning ishlash uslubi, maksimum energiyasi chegaralanganlik sababini tushuntirib bering.
   

4. 
   Sinxrotsiklotron, sinxrofazotronlarning ishlash uslublarini aytib bering.
   

5. 
   Detektorlar va ularning turlari nimalardan iborat?
   

0. 
   Detektorlaming asosiy xususiyatlari nim alardan iborat?
   

1. 
   G azto‘ lg‘aziIgan hisoblagichlar turlari va ishlash uslublarini aytib bering.
   

2. 
   Stsinti 1lyatsiyali, Cherenkov hisoblagichlarini aytib bering.
   

3. 
   Yarimo‘tkazgichli hisoblagichlarning ishlash uslublari qanday?
   

4. 
   Izli detektorlar va ularning turlari, vilson kam erasi, pufakli va uchqunli kam eralarning ishlash uslublari qanday?
   

5. 
   Yadro reaksiyalari qaysi ta’sirlashuvga ko‘ra, ro‘y beradi?
   

6. 
   Reaksiyada qaysi kvant sonlari saqlanadi?
   

1. 
   Endotermik va ekzotermik reaksiyalarni tushuntirib bering.
   

2. 
   Yadro reaksiyasi kesimi fizik m a’nosi, oMchov birligi, reaksiya chiqishini tushuntiring.
   

3. 
   Yadro reaksiyalari mexanizmlari qanday turlardan iborat?
   

4. 
   Borning kompaund yadro reaksiya m exanizm ini tushuntiring.
   

0. 
   R aeksiya jarayonining Bor m exanizm i bilan bo‘ lish ligi qanday aniqlanadi? Kompaund yadro reaksiya kesim i va bog‘ liqlik tomonlarini aytib bering.
   

0. 
   Breyt-Vigner form ulasini yozib bering. Rezonans reaksiya qanday kesim ga ega? Reaksiyada 1/v qonun nim a?
   

22. Bevosita o‘zaro ta ’sirli y a d r o v iy reaksiyalar va bu reaksiyalarning kompaund yadro reaksiyasidan farqi nimadan iborat?

23 . Deytron bilan boM adigan re ak siy alar nim adan iborat? Bu reaksiyalarni asoslang.

0. 
   Stripping reaksiyasi vabu reaksiyaningbogMiqliktomonlari (deytron energiyasi, nishon-yadro reaksiyasi va h.k.) ayting.
   

0. 
   I’otoyadroviy reaksiyalar, fotoyadroviy reaksiyalar m exanizm i, gigant gam m a-rezonans reaksiyasi va uning bogMiqlik tom onlarini tushuntiring.
   

0. 
   Yadro qaysi zarralar ta’sirida boMinadi?
   

27. BoMinishda ajralgan energiya qanday vujudga keladi?

0. 
   Yengil, o‘rta yadrolar nima uchun boMinmaydi?
   

0. 
   Nima uchun uran-235 sekin neytronlar ta’sirida boMinadi, uran-238 esa boMinmaydi?
   

0. 
   . N eytronlar ko‘ payishiga halaqit beruvchi faktorlar nim alardan iborat? BoMinishda 2-3 ta neytron chiqadi, nima uchun proton chiqm aydi?
   

0. 
   Yadro boMinishida assimetrik boMinish qanday tushuntiriladi?
   

0. 
   Gomogen, geterogen reaktorlar ishlash uslublari qanday?
   

0. 
   Tez neytronli reaktorlar va ularning yoqilgM manbayini aytib bering.
   

0. 
   . Term oyadroviy reaksiya nim a? Bu reaksiyada energiya qanday vujudga keladi?
   

0. 
   Sintez reaksiyasini amalga oshirish usullari, sintez reaksiyasi yoqilgM manbayi, reaksiyada tritiyni hosil qilish yoMinini aytib bering.
   

0. 
   Plazmani qizdirish va ushlab turish muammolari nimalardan iborat?
   

0. 
   . Louson kriteriyasini aytib bering.
   

0. 
   . Stellarator, tokomak qurilm alari, bularning istiqbollari haqida nim alarni bilasiz?
   

39. Quyosh va yulduzlar element tarkibini aytib bering.

40. Vodorod, uglerod sikllari nim a? Quyosh va yulduzlarda energiya
m anbayini qanday tushuntirish mumkin?

VI-ВОВ. YADROVIY NURLANISHLARNING MODDALAR BILAN 0 ‘Z AR 0 TA’SIRI

Yuqori energiyali har xil nurlanishlar manbayi yadro yem irilishlari, reak siyalari, za ry ad li zarralar tezlatg ich lari ham da kosm ik n urlar
hisoblanadi. Bu nurlanishlar zaryadli yoki zaryadsiz, energiyalarining katta-kichik bo‘ lishiga qarab muhit atomlari bilan turlicha ta’sirlashadi. Shuning uchun yadro nurlanishlarining m oddalar bilan ta’sirlashuvini o‘rganish, ta’sirlashuvdagi muhitning xususiyatlarini (m assasi, zaryadi, zichligi...) va nurlanishlar xususiyatlarini (zaryadi, energiyasi, intensivligi) aniqlash imkoniyatini beradi. Ta’sirlashuvga ko‘ra, muhit ichki tuzilishi, m ustahkam ligi, tarkibi, biologik xususiyatlarining o‘zgarishi, bundan tashqari, nurlanishlardan him oyalanish va nurlanishlarni qayd qilish imkonini beradi. Yadroviy nurlanishlarning m oddalar bilan ta’sirlashuv qonunlarini o‘rganish yadro fizikasining am aliy m aqsadlarda qo‘ llanish asosini yaratadi.

Yadro nurlanish zarralari muhit atomlari bilan kuchsiz, elektrom agnit va kuchli yadroviy o‘zaro ta’sir kuchlari vositasida ta’sirlashadi.

Z aryad li o g ‘ ir z a rra la r va gam m a fo to n lar m uh itdan o ‘ tish d a ta’sirlashuvni asosan elektromagnit ta’sirlashuv bilan am alga oshiradi,

kuchli yadroviy ta’sirlashuvda qatnashmaydi, chunki yadro kuchlari qisqa
m asofada ta’sirlashadi, bundan tashqari, yadroda elektronlar Z qadar
ko‘pdir.
Yadro nurlanishlar energiyasi (0,01 — 0,1 M eV dan TeV gacha)
atomlarda elektronlar ionizatsiya energiyasidan ( J = 1 3 ,5 Z e V )ju d a
katta bo‘ Igani uchun elektronning atom qobig‘ ida bogManish energiyasini e ’tiborga olmasdan elektronni erkin deb qarash mumkin.
Zarralar muhit bilan turlicha ta’sirlashadi. Zarralarning muhit bilan
ta ’sirlashuv m exanizm ini zaryadli yen gil (elektro n, pozitron), ogMr
(elektron, pozitrondan boshqa) zarralar va gam m a kvantlarga ajratish
mumkin.
Z aryad li zarralar m uhitdan o ‘tish da atom elek tro n lari va yadro elektromagnit maydon bilan o‘zaro ta’sirlashuvida energiyasini atomni u yg‘otish yoki ionizatsiyalashga sarflaydi, yengil zaryadli zarralar esa bu

m aydonda torm ozlanishi n atijasid a o ‘z en ergiyasin in g bir qism ini nurlashga yo‘qotishi mumkin.

Bu nurlanishga tormozli nurlanish yoki radiatsion nurlanish deb ataladi. Bu nurlanishda uzluksiz spektrli gamma nurlar hosil bo‘ladi. Zaryadli zarralar energiyasi juda katta bo‘lgandashaffofmuhitdan o‘tishda Vavilov-CHerenkov nurlanishiga energiyasini yo‘qotishligi mumkin.
Gamma nurlar o‘z energiyalarini asosan fotoeffekt, kompton effekt, elektron-pozitron juftini hosil qilish jarayonlariga sarflaydi. Agar gamma foton energiyasi juda katta Ey > 10 MeV bo‘ lganda fotoyadro reaksiyalarini hosil qilishligi mumkin.
Neytronlarning moddalar bilan ta’sirlashuvi muhit atom yadrolari bilan
kuchli o‘zaro ta’sirlashuv tufayli ro‘y beradi.
6.1-§. Ionizatsiya energiya yo‘qotish. Og‘ir zaryadli zarralarning muhit bilan ta’sirlashuvi
Yuqori energiyali og‘ ir zaryadli zarra muhitdan o‘tishda o‘z kulon
m ay d o n i b ila n atom e le k tr o n la r ig a t a ’ s ir etib e n e rg iy a s in i
ionizatsiyalashga sarflaydi. Bu jarayo n d a kulon ta’sir kuchining uzoq
m asofagacha ta ’sirlasha olish xususiyatiga ega bo‘ lganligidan zarra ko‘plab elektronlar bilan ta’sirlashadi. Ionizatsiya energiya form ulasini keltirib chiqarishda quyidagi m ulohazalardan foydalanam iz:

1) Z arran in g elek tro n lar b ilan ta ’sirla sh u v in i k la ssik fiz ik a

qonunlari asosida tushuntiriladi Pb » h.

0. 
   Atom elektronlarining tezligi Je, tushuvchi zarra tezligidan ju d a
   

ham kichik 0 » Э e, ta’sirlashuv vaqtida elektron joyidan qo‘zg‘alm as,

siljim aydi deb qaraladi ^{F »} ^^{M -F} e .
3) Elektroning atomda erkin deb qaraym iz.
M uhitga tushuvchi zarra zaryadi Ze, m assasi M , tezligi $ , elektronga
eng yaqin kelish masofasi b bo‘ lsin (6.1-rasm ). Zarra m assasi M » me elektron massasidan katta bo‘ lgani uchun elektronlar bilan ta’sirlashuvda o‘z y o ‘nalishini o‘zgartirm asdan to‘g ‘ri chiziq bo‘yicha harakatlanib,

zarraning elektron bilan ta’sirlashuvi 2b m asofagacha boMsin.

6.1-rasm .
Dastlab zarraning alohida elektron bilan o‘zaro ta’sirini ko‘rib chiqaylik. Zarraning harakat trayektoriyasiga tik y o ‘nalishda elektronga bergan impulsi:

AP1 = jF 1dt.

(6.1.1)

boMadi. Zarra elektronga yaqinlashganda va undan uzoqlashganda ta’sir kuchi yo ‘nalishi qarama-qarshi boMgani uchun zarra im pulsining parallel tashkil etuvchisi nolga teng boMadi: