Nazariy fizika kafedrasi atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi

TERMIZ DAVLAT UNIVERSITETI

FIZIKA-MATEMATIKA FAKULTETI
NAZARIY FIZIKA KAFEDRASI


Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi
fanidan
FIZPRAKTIKUM
3 – LABORATORIYA ISHI

β – zarralar energiyasini yutilish usuli bilan aniqlash

Termiz -2023

3 - LABORATORIYA ISHI

β – zarralar energiyasini yutilish usuli bilan aniqlash

Kerakli asboblar: -zarralarning yutilishni o‘rganishda ishlatiladigan qurilma, tashqi blok, yuqori kuchlanish stablizatori, -detektor, yutgmch (alyuminiy), beta radioaktiv manba, hisoblovchi asbob.
NAZARIY QISM
Beta-yemirilish radioaktivlikning bir turi bo‘lib, bu jarayonda radioaktiv yadro o‘zidan elektron yoki pozitron chiqarib yoki o‘z atomining elektron qobig‘idagi eng yaqin joylashgan elektronni qamrab olish yo‘li bilan zaryadi yemirilayotgan yadroning zaryadidan birga farqlanuvchi izobar yadroga aylanadi.
Beta-yemirilish kuchsiz o‘zaro ta’sir vositasida yuz beradi. Beta-radioaktiv yadrolar turli yadroviy reaksiyalarda hosil bo‘ladi. Masalan, og‘ir yadrolarning parchalanishi natijasida neytron ortiqcha bo‘lgan hosilaviy yadrolar hosil bo‘ladi. Ulardagi ortiqcha neytronlar yadro tarkibdagi sxemasi bo‘yicha protonlarga aylanganligi uchun, jarayon radioaktiv yadroning ketma-ket bir necha -yemirilishi natijasida biror barqaror yadroning hosil bo‘lishi bilan tugaydi.
Beta-yemirilishning ikkinchi xil ortiqcha protonli yadrolarda yuz beradi. -yemirilish deb ataluvchi bu radioaktivlikda yadro tarkibdagi ortiqcha proton sxema bo‘yicha neytronga aylanadi.
Beta-yemirilishning uchinchi xili bo‘lgan e - qamrashda ko‘pincha K qatlamdagi elektron yadro tomonidan yutiladi va yadro ichidagi bitta proton neytronga aylanadi. е - qamrash ham ortiqcha protonga ega bo‘lgan radioaktiv yadrolarda yuz beradi.
Yuqorida ko‘rilgan beta-yemirilishning uch xil jarayonida ajralib chiquvchi energiya ona va hosilaviy yadrolar massalari orqali quyidagicha ifodalanishi mumkin:

bu yerda M(A,Z) - tartib soni va massa soni A bo‘lgan radioaktiv ona yadroning massasi, M(A,Z(1) tegishli hosilaviy yadroning massasi, elektron yoki pozitronning tinchlikdagi massasi. Energiya saqlanish qonuniga ko‘ra beta-yemirilishda ajralib chiquvchi energiya hosilaviy yadro va zarralar orasida taqsimlanadi:

bunda E_YA - yadroning kinetik energiyasi, Е_е- va Е_- elektron (pozitron) va neytrino (yoki antineytrino) kinetik energiyasi.

bo‘lgani uchun Е_ya=0 deb olsa bo‘ladi. Demak, -yemirilishda energiya asosan elektron (pozitron) va neytrino (yoki antineytrino) orasida taqsimlanadi. Beta-yemirilish jarayonida ajralgan energiyaning uchta zarralar orasida taqsimlanishi natijasida beta-zarralarning spektri uzluksiz bo‘ladi (1-rasm).

1-rasm. Beta-yemirilish jarayonida ajralgan energiyaning uchta zarralar orasida taqsimlanishi

Elektron yoki pozitron energiyasi noldan Е_max ga qadar qiymatlarni olishi mumkin. Е_max - beta-yemirilishning maksimal energiyasi deb ataladi. ^- va ⁺-yemirilish energiya spektrlari o‘xshash bo‘ladi. Lekin ular kichik energiyalar sohasida farqlanadi. Kichik energiyali elektron yoki pozitronlarga yadroning kulon maydoni tasir etganligi uchun elektronlarning energiya spektri kichik energiyalar sohasida kichik energiya tomon, pozitronlarniki esa aksincha katta energiya tomon siljigan bo‘ladi (1-rasmga qarang). Beta-yemirilish energiya spektrining shakli beta-o‘tishlarning taqiqlanish darajasiga ham bog‘liq bo‘ladi. Beta-zarralar bilan tugallangan neytrino yoki antneytrinolarning spini antiparalel (1\2-1\2)yoki parallel (1\2+1\2) bo‘lishiga qarab, nol yoki birga teng bo‘lgan harakat miqdor momentini olib ketadi. Agar yadroning xususiy mexanik momenti ham beta-yemirilishda nol yoki birga o‘zgarsa, beta-o‘tish ro‘xsat etilgan beta o‘tish deyiladi. Yadroning xususiy mexanik moment (spini) birdan katta qiymatga o‘zgarsa, o‘tish taqiqlangan bo‘ladi. Yadro holatining juftligi ham vaqtida o‘zgarishi yoki o‘zgarmasligi mumkin. U ham o‘tish extmolligini va demak, beta spektrining shaklini malum darajada o‘zgartirishi mumkin. Nihoyat, beta-yemirilish vaqtida hosilaviy yadroning turli o‘yg‘ongan holatlari ham bo‘lsa, beta-zarralarning energiya spektri o‘zgaradi.

Beta-yemirilsh energiya spektrini aniqlash murakkabdir. Beta-zarralar energiyasini aniqlash uchun beta spektrometr yoki yarim o‘tkazgichli detektorlardan foydalanish kerak. Ko‘p holda beta spektrining yuqori chegarasini, yani Е_max qiymatni aniqlash bilan ham cheklanishi mumkin. Е_max ikki xil usul bilan aniqlanishi mumkin. Birinchi usulda beta-zarralarning biror muhitda to’la yutilish qalinligi yoki maksimal yugurish yo‘li o‘lchanadi. Ikkinchi usulda, beta-zarralarning biror muhitda ikki karrali yutilishi qalinligini o‘lchash va maxsus nomogrammalardan foydalanish bilan Е_max аniqlanadi.