Izotop va izobar yadrolar

Dokument ma'lumotlari

Narxi	30000UZS
Hajmi	172.3KB
Xaridlar	0
Yuklab olingan sana	22 May 2024
Kengaytma	docx
Bo'lim	Kurs ishlari
Fan	Fizika

Sotuvchi

Valmurodov Yorqin

Ro'yxatga olish sanasi 09 May 2024

4 Sotish

Izotop va izobar yadrolar

Sotib olish

O‘ZBEKISTON
RESPUBLIKASI OLIY
TA’LIM, FAN VA
INNOVATSIYALAR
VAZIRLIGI
TERMIZ DAVLAT
UNIVERSITETI FIZIKA-MATEMATIKA FAKULTETI NAZARIY FIZIKA
KAFEDRASI «ATOM YADROSI VA ELEMENTAR ZARRALAR FIZIKASI»
fanidan
KURS ISHI
Mavzu: __________________________________________________________
Bajardi: ______ guruh talabasi ___________________________
Kurs ishining rahbari: __________________________
Kurs ishining himoyasi komissiya a’zolari: __________________________
__________________________
TERMIZ 2024
1

KIRISH…………………………………………………………………………… 3
1. Yadroning qobiq modeli………………………………………………………... 9
2. Atom yadrosi va izoton, izotop va izobarlar………………………………….. 1 1
3. Bog’lanish energiyasi…………………………………………………………. 18
Xulosa…………………………………………………………………………….
22
Foydalanilgan adabiyotlar……………………………………………………... 2 4
2

KIRISH
Buyuk ajdodlarimizning ilmiy an’analarini munosib davom ettirgan holda, XX
asrning 40-yillaridan boshlab O zbekistonda fizika fanini rivojlantirish jarayonidaʻ
nufuzli ilmiy maktablar tashkil etildi, ularning vakillari х alqaro mukofotlarga
sazovor bo ldi va
ʻ х orijiy akademiyalar a’zolari bo lib saylandi. Eng muhim ilmiy ʻ
yo nalishlarni shakllantirishda Fanlar akademiyasining taniqli ilmiy maktablar
ʻ
yaratgan atoqli fiziklari muhim o rin tutdi. Mamlakatimiz fizika
ʻ
maktabi qattiq jismlar fizikasi, atom yadrosi fizikasi, yarim o tkazgichlar fizikasi,
ʻ
lazer fizikasi va issiqlik fizikasi sohalarida jahon ilm-faniga ulkan hissa qo shdi.
ʻ
[1]
Sh.Mirziyoyev
Yadro fizika – atom yadrosining tuzilishi, xususiyatlari va yadro ichida yuz
beradigan jarayonlarni o‘rganuvchi fandir. XIX asr oxirlariga qadar atom tuzilishi
haqida hyech narsa ma’lum emas edi.
1896 yil A.Bekkerel (1852-1908) radioaktivlikni kashf etdi. Radioaktiv
nurlanishlarning fotoplastinkaga ta’sir etishligini va ionlash xususiyatlarini
aniqladi. Ikki yildan so‘ng Per Kyuri (1859-1906) va Mariya Skladovskaya Kyuri
(1867-1934) uran tuzlarining ham radioaktivlik xususiyatiga ega ekanligini
aniqlashdilar. Radioaktivlik vaqtida uch xil (  ,  ,  ) nurlanish vujudga kelib,
nurlanish intensivligi tashqi ta’sirlarga (temperatura, elektromagnit maydon ta’siri,
deformasiya) boq’liq emas ekanligi aniqlandi. 1900 yili Kyuri, E.Rezerford,
F.Soddilar radioaktiv namunalardan chiquvchi  nur ikki marta ionlashgan geliy
atomi,  nur tez elektronlar oqimi,  esa qisqa elektromagnit to‘lqin ekanligini
aniqladilar. Shuning uchun, radioaktivlikni atom, molekulalarda bo‘ladigan
jarayonlar deb tushuntirib bo‘lmaydi, balki yangi bir soha yadroda deyishlikni
taqoza etadi.
J.J.Tomson 29 aprel 1897 yilda elektronni kashf etdi. 1904 yili esa o‘zining
atom modelini tavsiya etdi, bunga ko‘ra atom o‘lchami R=10 -8
sm bo‘lgan musbat
va manfiy zaryadlarga aralash neytral shar deb, atom nurlanishini kvazielastik
kuchlarga ko‘ra tebranishi tufayli deb qaradi. Atomdagi musbat va manfiy
3

zaryadlarning taqsimlanishi xarakterini o‘rganish maqsadida E.Rezerford va uning
xodimlari  -zarrachalarning moddalarda sochilishini o‘rganishdilar. Tajriba
natijasida  -zarralar o‘zlarining dastlabki yo‘nalishini turli burchak ostida
o‘zgartirgan. Ba’zilari juda katta (deyarli 180 0
gacha) burchakka sochilgan.
Olingan natijalarga asoslanib Rezerford atom ichida juda kichik hajmga to‘plangan
va katta massaga tegishli kuchli musbat elektr maydon (yadro) mavjud
bo‘lgandagina  -zarralar shunday katta burchakka sochilishi mumkin, degan
xulosaga keladi va 1911 yili o‘zining planetar modelini yaratdi. Bu modelga ko‘ra
elektronlar yadro atrofida joylashadi. Elektronlar soni esa shundayki, ularning
yig‘indi manfiy zaryadi yadroning musbat zaryadini neytrallab turadi. Atomning
bunday yadroviy modeliga ko‘ra uning deyarli butun massasi kattaligi taxminan
10 -12
sm ga teng bo‘lgan atomning markazi yadrosida to‘plangan. Rezerford  -
zarralar sochilishini atom markaziy yadro zaryadi Ze ni  -zarraning zaryadi Z
 e ni
nuqtaviy deb, ular orasidagi o‘zaro ta’sirlashuvni Kulon qonuni
(1)
ga bo‘ysunadi deb hisobladi, bunda r-zaryadlar orasidagi masofa. Energiya va
harakat miqdori momentining saqlanish qonuniga ko‘ra sochilish uchun quyidagi
formulani yaratdi
(2)
Bu yerda: dN-sochilish nuqtasidan r masofada d  jismoniy burchakka to‘g‘ri
kelgan va  burchak ostida sochilgan  -zarralar soni;  -  -zarraning sochilishdan
oldingi va keyingi yo‘nalishi o‘rtasidagi burchak; N
o -sochuvchi yaproqchaga
tushayotgan dastadagi  -zarralar soni; t-sochuvchi yaproqcha qalinligi; n
o -
42r
eZe Z F  
 


 














2
sin 2
1
2
16 4
2
2
2
2
0 0 

 
d
v m
Ze
r
t N n dN

sochuvchi moddaning 1 sm 3
dagi yadrolar soni; m , v -mos ravishda zarraning
massasi va boshlanq’ich tezligi.
(1) formulada.dN
d
Sin 4
(3)
Tajribalar (2) formulaning to‘g‘ri ekanligini tasdiqladi, ya’ni  -zarralar moddadan
o‘tayotganda og‘ir zaryadli zarralardan kulon kuchi ta’sirida sochilishligini, hamda
 -zarralar bilan sochuvchi yadro orasidagi masofa 10 -12
sm bo‘lganga qadar to‘g‘ri
ekanligini tasdiqlaydi. Rezerford taklif etgan atomning planetar modeli atomning
barqarorligini, spektrning diskretligini tushuntira olmaydi. Chunki atom qobig‘ida
elektron yadro atrofida aylanib turar ekan. Zaryadli zarra elektrodinamika
qonunlariga ko‘ra o‘z energiyalarini nurlab borishligi lozim va nihoyat elektron
yadroga kelib tushishligi kerak.
Bu qarama – qarshilikni 1913 yili daniyalik olim N.Bor o‘z postulatlari bilan
bartaraf etdi. N.Bor postulatalariga ko‘ra atomda elektronlar aniq barqaror
orbitalarda (K, L , M ,...) harakatlanadilar. Har bir orbita bir-birlaridan muayyan
masofada joylashgan aniq energiyaga egadirlar, bunda energiya yutmaydi yoki
chiqarmaydilar. Energiya yutish va chiqarish faqatgina elektronning bir orbitadan
ikkinchisiga o‘tishida ro‘y beradi. N.Bor o‘z postulatalari bilan atom yadrosidagi
jarayonlarni klassik tasavvurlashdan kvant tasavvurlashga asos soldi. Shunday
qilib, klassik fizika qonunlaridan kvant fizikaga o‘tish davri boshlandi.
1926 yili Geyzenberg, Shredingerlar mikrodunyo jarayonlarini kvant
mexanikasi qonunlariga ko‘ra tushuntira boshladilar. Kvant mexanikasiga ko‘ra
zarralar harakatini o‘rganishda ularning harakat trayektoriyasini, bir vaqtda turgan
joyi va tezliklarini aniq bilish mumkin emas.[2]
5
 
const 2


Geyzenberg noaniqlik prinsipini, Shredinger kvant fizikaning to‘lqin
nazariyasini ishlab chiqdi. 1919 yil Aston mass-spektograf yaratdi va atomning
massalarini aniq o‘lchash imkoniyatini berdi. Element massalari har xil bo‘lgan
izotoplar aniqlandi. Rezerford birinchi marotaba alfa-zarralar bilan azot 7
14 N
yadrosini bombardimon qilib
2
4α+ 7
14 N → 8
17 O +1
1H yadro reaksiyasini amalga
oshirdi. Bu hodisa insoniyatning tabiat kuchlari ustidan erishilgan dastlabki
g‘alabasi edi. Reaksiyada vujudga kelgan vodorod atomining yadrosi barcha
yadrolar tarkibiga kiruvchi elementar zarra ekanligi aniqlandi va proton (p) deb
nom berildi. Proton birinchi degan (yadro tarkibiga kiruvchi birinchi zarra)
ma’nosini anglatadi. Proton massasi m
p =1836,1 m
e , zaryadi q
p =1,6*10 -19
Kl
elektron zaryadiga teng ishorasi qarama-qarshi.
Proton kashf etilgandan so‘ng yadroning proton-elektron modeli yaratildi,
lekin bu model yadro momentlarini tushuntira olmadi.
Yadro ichki sirlarini o‘rganish uchun yuqori energiyali tezlatgichlar qurila
boshlandi. Shu maqsadda elektrostatik generator Van-de-Graf: E.Lourens
tomonidan siklotron yaratildi. 1932 yili D.Chedvik (1891-1974) zaryadsiz massasi
proton massasiga yaqin m
n =1838,6 m
e neytral zarra neytronni kashf etdi.
Neytron kashf etilgach, D.D.Ivanenko, Geyzenberglar atom yadrosining
proton-neytron modelini tavsiya etishdilar. Bu modelga ko‘ra atom yadrolari
proton va neytronlardan tashkil topgan deb qaraladi. Hozirgi kungacha ham
shunday tasavvur saqlanib kelmoqda. D.Kokroft, E.Uoltonlar sun’iy tezlashtirilgan
protonlar bilan birinchi yadro reaksiyasini amalga oshirdi. K.Anderson kosmik
nurlar tarkibida pozitron (e +
) ni kashf etdi. Kosmik nurlar va yadro nurlanishlarni
o‘rganish uchun Vilson kamerasi va fotoemulsiya usullari yaratildi. Yadro tarkibini
o‘rganish bilan bir vaqtda yadro kuchlar xususiyatlari aniqlashga jiddiy e’tibor
qaratildi. I.E.Tamm 1895-1971, D.D.Ivanenko va 1907-1981, keyinchalik 1935
yillarda yapon olimlaridan X.Yukavalar yadro kuchlar oraliq mezon zarralar
yordamida amalga oshadi deb qarab o‘zlarining mezon nazariyasini ishlab
chiqishdilar.
6

1934 yili I.Kyuri va F.Jolio-Kyurilar su’niy radioaktivlik hodisasini E.Fermi
 -yemirilish nazariyasini yaratdi.
1937 yil K.Anderson, S.Nedermeyerlar kosmik nurlar tarkibida  -mezon
zarralar ochildi. Bu vaqtga kelib ko‘plab elementar zarralar va bu zarralarning bir-
birlariga o‘tishliklari o‘rganila boshlandi.
1939-1945 yillar og‘ir yadrolarning neytronlar ta’sirida bo‘linishini bu bilan
katta energiya ajralishini, ya’ni yadro zanjir reaksiyalari amalga oshirildi.
Yadro bo‘linish nazariyasini 1939yil Ya.I.Frenkel, N.Bor va J.Uylerlar tomchi
modeliga asosan ishlab chiqishdi. E.Fermi boshchiligida AQSh da 2-dekabr 1942
yil atom reaktori ishga tushdi. 1944-1945 yillarda V.I.Veksler, E.Mak-Millan
zaryadli zarra tezlatgichlariga avtofazirovka prinsipini ishlab chiqdilar bu esa o‘z
navbatida tezlatgichlar energiyasini bir necha tartib oshirish imkoniyatini berdi.
1946 yildan boshlab ko‘plab (betatron, sinxrotron, sinxrofazotron, chiziqli
rezonans) tezlatgichlar qurila boshlandi.[3]
Tezlatgichlar yaratilishi ko‘plab elementar zarralar (mezonlar, adronlar,
giperonlar, rezonans zarralari) ochilishiga va ularning xususiyatlarini o‘rganish,
bundan tashqari, turli yadro reaksiyalarini o‘tkazish imkoniyatini berishdi.
Bu davrga kelib ko‘plab yadro modellari yaratildi. 1954 yil 27 iyunida sobiq
SSSRda birinchi atom elektro-stansiyasi (AES) ishga tushirildi. Bu bilan yadro
energiyasidan tinchilik maqsadida foydalanish davrini boshlab berdi, hozirgi
vaqtda yuzlab (AES) lar ishlab turibdi. Yadro ichki energiyalardan foydalanishning
yana bir turi yengil yadrolar qo‘shilishi (sintez) reaksiyalari ya’ni termoyadro
reaksiyasi hisoblanadi. Hozirgi vaqtda termoyadro reaksiyasini boshqarish eng
aktual muammo, bu muammo hal etilsa, insoniyatning energiyaga bo‘lgan ehtiyoji
to‘la qondirilgan bo‘lur edi.
Mavzuning dolzarbligi: Hozirgi vaqtda yadro fizika fani oldida: yadro kuchlar
tabiatini, elementar zarralar xususiyatlarini hamda termoyadro reaksiyasini
boshqarish kabi eng muhim muammolar turibdi.
Bu xil muammolarni hal etishda, yagona nazariyani yaratishdagi asosiy
qiyinchilik shundan iboratki, yadrodagi nuklonlar orasidagi o‘zaro ta’sirlashuv
7

kuchlarini bilmaymiz (yadro kuchlari tabiatda eng katta kuch, bu kuchdan katta
kuchga ega emasmiz, qisqa masofada R~10 -13
sm, ta’sirlashuv vaqti t=10 -23
s
bo‘lganligi uchun). Ikkinchi tomondan nuklonlar orasidagi ta’sirlashuvni
bilganimizda ham ta’sirlashuv qiymatini hisoblash uchun matematik hisoblash
imkoniyatiga ega emasmiz, chunki yadro ko‘p nuklonli sistema. Hozirgi zamon
EHM ham hisoblash uchun ojizlik qiladi.
Shuning uchun hozirgi yaratilayotgan nazariyalar tajriba natijalarini umumiylashga
asoslangan fenomenologik xususiyatga egadir. Yadro fizika fani hozirgi zamon
tezlatkichlari, qayd qiluvchi detektorlar, kameralar, EHM lar, elektron avtomatik
qurilmalar yordamida rivojlanib bormoqda. Yadro fizika taraqqiyoti energetika,
geologiya, tibbiyot, avtomatika, ekologiya kabi ko‘plab sohalarda keng
qo‘llanilmoqda.
Mavzuning maqsad va vazifalari: Yadroning turli modellariga ko`ra yadro kvant
xarakteristikalarini o`rganish.yadroning spini, orbitasi, izomer holatlari bilan
tanishish.
8

1. Yadroning qobiq modeli
Qobiq modeli. Tajribalarda yadroning eng pastki qo’zg’algan holati energiyaning
massa soniga davriy bog’liqligi aniqlandi. Protonlar yoki neytronlar soni
2,8,20,50,82,126 bo’lgan yadrolar barkaror bo’lib,tabiatda ko’p tarkalganligi
ma’lum bo’ldi. Bu sonlar sexrli sonlar deb ataladi. Sexrli sonlarning moxiyati
Gippert-Mayer va Ensen tomonidan taklif qildiingan va yadroning qobiq modeli
deb atalgan yangi model asosida tushuntiriladi. Yadro moddasini zichligi katta
(2.10 14
g/sm 3
) bo’lishiga qaramasdan, nuklonlar yadro ichida bir-birlari bilan
to’knashmay harakat qildiadi deb faraz qilindi. Mayer va Ensen gipotezasiga ko’ra
yadrodagi har bir nuklon boshqa boshqa nuklnlar tomonidan hosil qildiingan
o’rtacha kuch maydonida harakat qildiadi. Bu maydonning potentsialini shakli
taxminan quyidagicha
U (r)=U 0[1+exp (
Z− R
a )]
−1 (4)
a -diffo’ziya masofasi,
R=1,33⋅A1/3⋅10 −15м,U0≈50 Мэв .
(4) potentsial bilan qilinadigan hisoblashlar ancha murakkab, shuning uchun
soddarok potentsiallardan foydalaniladi. Odatda ikki chegaraviy hol ko’riladi: uch
o’lchamli, sferik simmetrik garmonik ostsillyatorni potentsiali

U=−U0+1
2Mω 2r2 (5)
va cheksiz to’gri burchakli o’ra potentsiali

U=¿{−U0,r<R¿¿¿¿ (6)
O’(r) yadroning markazidan r oralikdagi potentsial. (5) va (6) potentsiallarini
sferik simmetriyali bo’lganligi sababli, Ularga mos keladigan holatlarni ikkita
kvant soni bosh kvant soni va zarraning n orbital harakat miqdori momenti bilan
9

harakterlash mumkin. Shredinger tenglamasini garmonik ostsillyator uchun
yechimi energetik satxlar sistemasini beradi:EN=(N+3
2)hω
Uch o’lchovli garmonik ostsillyator potentsiali va uning energiya satxlari 1-rasmda
berilgan.[4]
Harakat miqdorining orbital momenti
l(l≤ N) bo’lganda uning magnit kvant soni
m , - l dan +l gacha bo’lgan 2l+1 qiymatni kabul qildiadi. Ostsillyator holatining
juftligi
π(−1)е . l ning qiymatlari quyidagicha o’zgarishi mumkin.
N-juft bo’lganda
π juft, l= 0,2,…N
N-tok bo’lganda
π tok l= 0,1,3,…N
N-satxning karralanishi. Har bir l holat ( 2l+1 ) karrali aynigan bo’ladi, demak, to’la
aynish uchun aynish karraligi
1
2(N +1)(N +2) .
n -ning aniq qiymatiga tegishli energiyalar bo’yicha xillangan satxlar guruhi
ostsillyator qobig’i deyiladi. Yadrolarda har bir satx ikkita nuklon bilan band
bo’lishi mumkin. Demak, tajribalardagi yadro energiya satxlarining ketma-
10N=3,
N=2,
N=1,
N=0, U(r)
rE
1-rasm.[11]

$ketligini to’gri tushuntirish uchun yadrolarda deyarli spin orbital o’zaro ta’sirlarni hisobga olish zarur ekan. 2. Atom yadrosi va izoton, izotop va izobarlar. Yadrolarning o‘lchami va zichligi Yadro o‘lchami yadroning mavjudlik sohasi yoki yadro kuchlarining ta’sir sferasidir. Yadro o‘lchami (radiusi) R  10 -15 m bo‘lib atom radiusidan 10 5 marotabalar kichikdir. Yadro o‘lchamini tajribada aniqlashning ko‘pgina usullari bor. Masalan, elektron va neytronlarning atom yadrosidan sochilishiga ko‘ra, undan tashqari yadro radiusini «ko‘zgu» yadrolarga, protonlarning elektrostatik ta’sir energiyasini o‘rganish,  -mezonlar rentgen nurlanishni o‘rganish va alfa radioaktiv yadrolarning yemirilish qonunini o‘rganish yo‘li bilan ham aniqlash mumkin. Yuqorida sanab o‘tilgan usullar yadroviy kuchning o‘zaro ta’sir sohasini yoki elektromagnit o‘zaro ta’sir sohasini aniqlashga asoslangan. Turli usullar yadro taxminan shar shaklida ekanligi va aniq chegaraga ega ekanligini hamda radiusi massa soniga R=R 0 A 1\3 (7) boq’liq ravishda oshib borishligini ko‘rsatadi. Bu yerda R 0 doimiy kattalik bo‘lib, uning qiymati yadro radiusini aniqlash usuliga bog‘liq ravishda (1,2  1,4) F. (1 Fermi=10 -13 sm).[5] Tez neytronlarning sochilishiga oid tajribalardan R 0 =1,4f,  parchalanish natijalaridan R 0 =1,3F, zaryadli zarralar ta’sirida bo‘ladigan yadro reaksiyalari natijalariga ko‘ra R 0 =1,6F. (7) ifodadan yadroni shar shaklida deb qarab hajm birligidagi zarralar sonini topamiz.n= A V = A 4/3πR 03A = 3 4πR 03= 3 4⋅3,14 ⋅10 −39 sm 3≈ 10 38 nuklon sm 3 Yadro zichligi hajm birligidagi nuklonlar massasi m N ρ= nm N= 10 38 nuklon sm 3 ⋅1,66 ⋅10 −24 g= 10 14 g sm 3= 100 ⋅10 6 m sm 3 Nuklonlar orasidagi masofa 11$

δ= √
V
A
=
√
4πR 3
3A= √
4πR 0
3A
3 A = √
4π
3 ¿R0= 2,3 ⋅10 −13 sm
Ko‘rinib turibdiki, yadro hajm birligidagi nuklonlar soni, yadro zichligi,
nuklonlar orasidagi masofa ham o‘zgarmas, yadro turiga bog‘liq emas.
Demak, yadro nuklonlar orasidagi masofa barcha yadrolar uchun o‘zgarmas
ekan, yadro siqilmaydi, massa soni ortishi bilan hajmi oshib boradi. Yadro kuchlari
qisqa masofada katta kuch bilan ta’sir etadi.
Massa soni
Atom yadrosi proton va neytrondan tashkil topganligi aniqlangach, protonlar
soni Z va neytronlar soni N birgalikda massa soni A deb atala boshlandi. A=Z+N .
Barcha yadroviy reaksiyalarda massa soni saqlanadi. Bunga nuklonlar yoki barion
soni saqlanishi deb ham ataladi.
M:
ZAX - ximiyaviy belgisi,
A - massa soni,
Z - yadro zaryadi
2
4He ,8
16 O ,92
235 U
- Geliyda massa soni 4, zaryadi 2, neytronlari 2.
Kislorodda massa soni 16, zaryadi 8, neytronlari 8.
Uranda massa soni 235,zaryadi 92,neytronlari 143 ta.
Massa soni, massa atom birligida hisoblangan yadro massasidan  1% largacha
farq qilishi mumkin.
Atom yadrosining yana muhim xususiyati zaryaddir. Yadro zaryadi yadroni
tashkil etgan zarralar zaryadlari yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak.
Yadro proton va neytronlardan iborat ekan, neytron zaryadsiz neytral zarra.
U xolda yadro zaryadi protonlar zaryadlari yig‘indisiga teng bo‘ladi. Proton
zaryadi musbat miqdor jihatdan elektron zaryadiga teng: e=1,6*10 -19
Kl. Shunday
qilib, tartib nomeri Z bo‘lgan biror element atomining yadrosi Z e zaryadga ega.
M:
1
1Н - vodorod yadrosi uchun Z =1 zaryad mikdori +e.
2
4Не
-geliy yadrosi uchun Z =2 zaryad miqdori +2e
12

8
16
О-kislorod yadrosi uchun Z =8 zaryad miqdori +8e
92
235 U
-uran yadrosi uchun Z =92 zaryad miqdori +92e.
Yadro zaryadi yadroda protonlar sonini xarakterlaydi, lekin yadroda zaryad
taksimotini anglatmaydi.
Yadro zaryadi yadrodagi protonlar soniga o‘z navbatida atom qobig‘idagi
elektron soni (atom har doim neytral bo‘lgani uchun) yoki Mendeleyevning
elementlar davriy sistemasidagi tartib raqamiga teng.
1). Zaryadini aniqlashning ko‘pgina usullari mavjud. Jumladan, 1913 yilda ingliz
olimi Mozli qonuniga ko‘ra. Bunda yadro zaryadi bu yadro atomi qobig‘idan
chiqayotgan xarakteristik rentgen nurlar chastotasi  orasidagi boq’lanish
√ν= AZ − B
ga ko‘ra aniqlash mumkin.
Xarakteristik rentgen nurlanishi atomning ichki (masalan, K,L,M va h.k.)
qobiqlarida hosil bo‘lgan bo‘sh o‘rinlarni yuqori qobiqdagi elektronlar egallaganda
hosil bo‘lar edi. Nurlanish seriyalardan iborat bo‘lib, berilgan nurlanish seriyasi
uchun A va B o‘zgarmas koeffisiyentlar element turiga boq’liq emas. Demak, A va
B koeffisiyentlar ma’lum bo‘lsa, xarakteristik rentgen nurlanish chastotasini (  )
tajribada o‘lchab, elementning tartib nomeri Z ni aniqlash mumkin.
2). Atom yadrosining zaryadini 1920 yilda Chadvik qo‘llagan usuli bilan ham
aniqlash mumkin. Bunda  -zarralarning yupka metal yaproqcha (plyonka) lardan
sochilishi uchun rezerford keltirib chiqargan formuladan foydalaniladi:
dN
N = nd (
Ze 2
mαϑ)
2 d
sin 4θ
2
(8)
bunda: dN –  burchak yo‘nalishidagi d  fazoviy burchak ichida sochilgan  -
zarralar soni.
N

– zarralarning dastlabki soni,
n – muhitning hajm birligidagi yadrolar soni,
13

$d – muhit qalinligi. Berilgan radioaktiv preparat uchun  -zarralarning tezligi υ - ma’lum. Rezerford tajribasi (formulasi 1) yordamida sochilgan  -zarrachalarni hisoblab, sochuvchi yadro zaryadini topish mumkin. [6] 3) Elektr zaryadining miqdori barcha yadro jarayonlarida saqlanadi. Bunga elektr zaryadining saqlanish qonuni deb ataladi. Shunga ko‘ra yadro reaksiyalari va yemirilishlarida zaryad balansiga ko‘ra aniqlash mumkin. Yadro massasi . Massa moddiy ob’ektning eng muhim xususiyatlardan biri bo‘lib, jismning inersiya, gravitasiya va energiya o‘lchamlari bo‘lib xizmat qiladi. Yadro massasi atom massasi birligida o‘lchanadi. Ma’lumki, atom neytral holatda bo‘ladilar. Bir massa atom birligi 12 S massasining 1\12 qismi olingan.1m.a.b.= 1 12 12 С = 1 12 12 N A = 1 6,025 ⋅10 23=1,66 ⋅10 −24 g. Eynshteyn qarashiga ko‘ra massa bilan energiya orasidagi bo g ‘lanish qonuniga asosan har qanday M massali ob’ektga shu massaga mos E = mc 2 energiya va aksincha, E energiyaga m = E \s 2 tenglik bilan ifodalanuvchi massa to‘ g ‘ri keladi. 1 m.a.b.ga mos keluvchi energiya Е= mc 2= 1,66 ⋅10 −24 g⋅9⋅10 20 sm 2 s2 = 14 ,94 ⋅10 −4erg = 931 ,5MeV Yadro fizikada massa va energiya eV (elektronvolt) larda o‘lchaniladi. 1eV =4,8 ∗10 −10CGSE 1 300 В=1,6 ∗10 −12Erg =1,6 ∗10 −19J: yoki 1eV = 1,6 ⋅10 −19 Кl ⋅1V= 1,6 ⋅10 −19 J 1eV-dan katta birliklari keV, MeV, GeV va h. 1 keV = 10 3 eV 1 MeV = 10 6 eV 1 GeV = 10 9 eV mavjud. Nisbiylik nazariyasiga asosan massa bilan tezlik orasidagi bog‘lanish. 14$

m= m0
√
1− ϑ2
c2 (9)
Bu yerda m va m
0 - υ tezlik bilan harakat qilayotgan va tinch holatdagi jismlar
massasi.
Relyativistik mexanikaga asosan υ tezlik bilan harakat qilayotgan jismning
to‘la energiyasi E=m
0 c 2
+T (10) bo‘ladi, bunda m
0 c 2
jismning tinch holatdagi
energiyasi, T-uning kinetik energiyasi
Ikkinchi tomondan
Е = МС 2=
М 0С 2
√
1− ϑ2
С 2
(11)
bo‘lgani uchun harakatdagi jismning kinetik energiyasi.
Т= М 0С2
√
1− ϑ2
С2
−М 0С2= М 0С2
(
1
√1− β2−1)
(12)
Yadro fizikada yana quyidagi formula ham ishlatiladi.
Е= √М 0
2С 4+Р2С 2
(13)
Bu formulada
Р= Мϑ=
М 0βC
√1− β2
M-massali jismning relyativistik impulsidir uni E=Mc 2
dan keltirib chiqarish
mumkin.
Haqiqatan
Е2= М 2c4= М 02c4
1− β2= М 02cv 4+М 02β2c4− М 02β2c4
1− β2 =
М 02c4(1− β2)+М 02β2c4
1− β2 = М 02c4+Р2c2:
Relyativistik holat uchun kinetik energiya T va impulsi R orasidagi bog‘lanishni
(10) formulalarga ko‘ra keltirib chiqarish mumkin.
М 0c2+Т= √М 0
2c4+Р2c2
kvadratga ko‘tarsak
15

$Т(2М 0c2+Т)= Р2c2 (14) Atom yadrosi nuklonlardan iborat murakkab sistema bo‘lgani uchun uning energiyasi nuklonlar ichki harakat energiyasi bilan belgilanadi. Nuklonlar ichki harakat energiyasi qancha katta bo‘lsa, shuncha tinch holat massasi M 0 = E /c 2 katta bo‘ladi. Yadro asosiy holatiga tinch holat massaning va energiyaning eng minimal qiymati mos keladi. Ya’ni nuklonlar harakatining minimum harakati (chastotasi) asosiy holat deyiladi. Yadro tashqaridan energiya qabul qilsa, energiyasi oshadi natijada yadro diskret o‘yg‘ongan E 1 , E 2 ,.., holatlarga o‘tadi mos ravishda massasi ham ΔΜ = Е1 c2 ga oshadi. (2-rasm). 2-rasm. Yadro tashqaridan energiya qabul qilsa, energiyasi oshadi natijada yadro diskret o‘yg‘ongan E 1 , E 2 ,.., holatlarga o‘tadi mos ravishda massasi ham[12] ΔΜ = Е1 c2 ga oshadi. 2- rasmda energiya (0) yadro asosiy holati, E 1 , E 2 lar o‘yg‘ongan holat energiyalari. Har bir yadro o‘ziga xos uyg‘onish energiyalariga ega bo‘ladilar, yadroning uyg‘onish energiyasi qanday yo‘l bilan o‘yg‘onishiga bog‘liq emas. Barcha yadro jarayonlari energiya saqlanishlik bilan ro‘y beradi.[7] Atom massalarining aniq qiymati mass-spektrometrik texnika yordamida tajribada aniqlanadi. Mass-spektrometrlarning har xil turlari mavjud. Odatda musbat zaryadlangan ionlar zaryadining ularning massasiga bo‘lgan nisbati e\ m , magnit va elektr maydonlarning umumiy ta’siri natijasida ionlar dastasining og‘ish kattaligi orqali aniqlanadilar. 16$

Hozirgi zamon mass-spektrometrlari vodoroddan tortib hamma
elementlarning massalarini millionning 0,02 ulushi qadar aniqlikda o‘lchash
imkonini beradi.
Atom yadrolari massasini boshqa usullarda ham yuqori aniqlikda o‘lchash
mumkin. Masalan, yadroviy reaksiyalar, radioaktiv yemirilishlarda energiya
balansini tahlil qilishlik va radiospektroskopik, mikroto‘lqin va boshqa usullar.
Yadrodagi nuklonlar mikdorlariga qarab izotop, izobar, izoton, ko‘zguli yadrolar
deb ataladilar.
Bir xil zaryadga ( Z e) ya’ni bir xil sonli protonga, ammo har xil massa soniga A ega
bo‘lgan yadrolarga izotoplar deb ataladi.
Masalan, 8
16 О ,8
17 О ,8
18О protonlar soni bir xil, neytronlar soni turlicha,
elementlar davriy sistemasida bir joyda joylashadi. Izotoplar bir xil ximiyaviy va
optik xususiyatlarga egadirlar. Lekin fizik xususiyatlari massa soni, toq-juftliklari
va hokazo turlichadir.
Massa soni A bir xil zaryadlari har xil yadrolarga izobar yadrolar deb ataladi.
M:
4
10 Ве , 5
10 В ,6
10 С
Izobarlar ximiyaviy xususiyatlari turlicha, fizik xususiyatlar, nuklon soni bir xil
bo‘ladi. Lyokin bir xil A bo‘lganda ham izobar yadrolar massalari birmuncha farq
qiladilar.
Birinchi yadroning protonlari ikkinchi yadroning neytronlariga, ikkinchi
yadroning protonlari birinchi yadroni neytronlariga teng bo‘lsa ko‘zguli yadrolar
deb ataladi.
M:
0
1n→ 1
1P , 1
3H 2→ 2
3He 1, 4
7Be 3→ 3
7Li 4
Ko‘zguli yadrolardan biri radioaktiv bo‘ladi. Har qanday o‘zgarishlardan so‘ng bir-
biriga o‘tishadilar.
Bu yadro xususiyatlari bir-birlariga ancha yaqin. Ko‘zguli yadrolar, yadro kuchlar
tabiatini va yadro kuchlariga elektromagnit maydonining hissasini aniqlashda keng
qo‘llaniladi. Neytronlari bir xil bo‘lgan yadrolarga izotonlar deb ataladi.[8]
17

3. Bog‘lanish energiyasi
Yadro bog‘lanish kuchlari tufayli A nuklondan, ya’ni Z-proton va N=A-Z
neytrondan tashkil topgan sistemadan iborat. Agar yadroni uni tashkil qiluvchi
nuklonlarga ajratmoqchi bo‘lsak, bog‘lash kuchining ta’siriga qarshi ish bajarish
kerak. Bu ishning kattaligi bog‘lanish energiyasi yoki yadro barqarorligining
o‘lchamidir. Bog‘lanish energiyasi nuklonlarga kinetik energiya bermasdan
nuklonlar orasidagi bog‘lanishni (o‘zaro aloqani) uzish uchun kerak bo‘lgan
energiyaga aytiladi.
Bu energiyani yadrodagi nuklonlarning o‘zaro ta’sir (yadro kuchlar)
qonuniyati hozircha noma’lum bo‘lsa ham, energiyaning saqlanish qonuni va
nisbiylik nazariyasining massa bilan energiyani bog‘laydigan E=mc 2
ifodasidan
foydalanib topish mumkin.
Agar yadroning massasi M(A,Z) ni, uni tashkil qilgan nuklonlar massa
soniga tug‘ri keluvchi massalari yig‘indisi [Zm
p +Nm
n ] ga solishtirsak, birinchi
massa ikkinchisidan bir oz  m ga kichik ekanligini ko‘ramiz. Bu massalarning
farqi massa defekti deb atalidi. Δm = [Zm p+(A− Z )m n− M (A ,Z )]
(15)
Bu yerda Zm
p -protonlar massasi, (A-Z)m
n -neytronlar massasi, M(A,Z)-yadroning
massasi.
Massa defekti nuklonlarning jipslashib yadro hosil qilish natijasida ajralib chiqqan
E bog‘lanish energiyasining kattaligini ifodalaydi.
Ebog '= Δ mc 2= [Zm p+(A− Z )m n− M (A ,Z )]c2
(16)
Hozirgi vaqtda yadro massasini yuqori aniqlikda o‘lchashlik defekt massani ya’ni
yadro bog‘lanish energiyasini katta aniqlikda hisoblash imkoniyatini yaratdi.
Bog‘lanish energiyasi formulasini neytral atomlar massalari orqali ifodalash
kulaydir, chunki odatda jadvallarda atom massalari keltiriladi. Buning uchun
proton massasini o‘sha yadro atomining massasi bilan almashtiriladi va atomdagi
tegishli elektronlarning massasi hisobga olinadi:[9]
19

Ebog 'l= {ZM аt(1
1H )− Zm e+(A− Z)mn− [M аt(A,Z)− Zm e]}c2=
=[ZM аt(1
1H )+(A− Z)mn− M аt(A,Z)]c2Yadro bog‘lanish energiyasining bitta nuklonga to‘g‘ri keluvchi qiymati
solishtirma bog‘lanish energiyasi deb ataladi.
ε=
E bog 'l
A
(17)
Yadroning mustahkamligini xarakterlashda bog‘lanish energiyasidan tashqari
zichlashish koeffitsiyenti ishlatiladi. Har bir nuklonga to‘g‘ri keluvchi defekt
massaga zichlashish (upakovka) koeffitsiyenti deb ataladi.
f=
Δm
A
(18)
Mavjud yadrolar solishtirma bo g‘ lanish energiyasining massa soniga bog‘li q lik
grafigi 3-rasmda keltirilgan.
3-rasm. Mavjud yadrolar solishtirma bo g‘ lanish energiyasining massa soniga
bog‘li q lik grafigi[13]
Solishtirma bog‘lanish energiyasi juda yengil elementlardan tashqari barcha
elementlar uchun taxminan bir xildir. Massa soni A>11 bo‘lgan yadrolarda
o‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi 7,4 dan 8,8 MeV. Eng katta kiymat
20

$(~8,8 meV) massa sonlari A=60 (temir va nikel)ga yaqin sohasiga to‘g‘ri keladi. Argon 40 dan kalay-120 gacha bo‘lgan oraliqda E=8,6 MeV deyarli o‘zgarmaydi. Og‘ir elementlar tomoniga borgan sari egrilikning maksimumdan pasayishi ancha sekin sodir bo‘ladi. Nihoyat, eng og‘ir yadrolarda bir nuklonga to‘g‘ri keladigan o‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi taxminan 7,5 MeV ni tashkil etadi. Ancha yengil elemenlar tomon pasayishi A ning kamayib borishi bilan tezrok sodir bo‘ladi. Solishtirma bog‘lanish energiyasi yadrodagi nuklonlarning (proton va neytronlarning) toq yoki juftligiga bog‘liq ekan. Odatda juft-juft yadrolarning bog‘lanish energiyasi toq-toq yadrolarning E bogl energiyasidan sezilarli katta bo‘ladi. Juft-toq yoki toq-juft yadrolarning E bogl energiyasi ham juft-juft va toq-toq yadrolar bog‘lanish energiyalaridan farq qiladi. Eng katta bog‘lanish juft-juft yadrolarga, eng kuchsiz bog‘lanish toq-toq yadrolarga to‘g‘ri keladi. Haqiqatdan, har xil element izotoplarining barqarorligi Z va N larning juft yoki toqligiga bog‘liq. Masalan, turg‘un izotoplarning ko‘pchiligida A juft bo‘ladi. Juft-toq va toq-juft yadrolarning turg‘unligi juft-juft yadrolarnikiga nisbatan kamroq. Toq-toq yadrolarning ko‘pchiligi beqarordir. Tabiatda fakat 4 ta turg‘un toq-toq yadrolar uchraydi. 1 2H ,3 6Li ,5 10 B,7 14 N . Proton va neytronlar soni “sehrli” (magik) sonlar deb nom olgan 2, 8, 20, 50, 82, 126 sonlarga teng bo‘lganda yadrolar, ayniqsa, katta turg‘unlikka ega bo‘lib, tabiatda keng tarqalgan. Protonlar va neytronlar soni “sehrli” songa teng bo‘lsa, yadrolar, ayniqsa, juda katta turg‘unlikka ega bo‘lib, ular ikki qarra “sehrli” yadrolar deb ataladi. Tajribada aniqlangan yadro boq’lanish energiyasini tahlil qilishlik ko‘pgina yadro xususiyatlari to‘g‘risida xulosalar chiqarish imkoniyatini beradi. 1. O‘rtacha solishtirma bog‘lanish energiyasi ko‘pgina yadrolar uchun 8 MeV\ nuklon ga teng. Bu elektronning atomda bog‘lanish energiyasidan juda katta. Masalan, vodorod atomida elektronning bog‘la-nish energiyasi (ionizasiya potensiali) 13,6 eV. Eng og‘ir elenment atomlarida ham K-elektronning bog‘lanish energiyasi 0,1 MeV dan oshmaydi. Demak, yadro kuchi ta’siri tufayli nuklonlar yadroda bir-birlari bilan juda qattiq bog‘langan. Shuning uchun ham tabiatda 21$ $uchraydigan gravitasiya, elektromagnit va kuchsiz o‘zaro ta’sirlardan farqli ravishda yadroviy kuch kuchli o‘zaro ta’sir etuvchi kuch deb ataladi. [10] 2. Solishtirma bog‘lanish energiyasining o‘rtacha qiymatining (8 MeV\nuklon) o‘zgarmas bo‘lishligi yadro kuchlari qisqa masofada ta’sirlashuv xarakteriga ega deyishlikka asos bo‘ladi. Ta’sir sferasi nuklonlar o‘lchamidan hatto, undan ham kichik, yadroda har bir nuklon o‘ziga yaqin turgan nuklonlar bilangina ta’sirlasha oladi deb karaladi. Haqiqatdan ham yadrodagi A nuklon qolgan (A-1) nuklonlar bilan ta’sirlashganda bog‘lanish energiyasi E ~ A ( A -1) massa sonini A 2 - bog‘liq bo‘lgan bo‘lar edi. Aslida bog‘lanish energiyasi E=  A- massa sonining A 1 -birinchi darajasiga bog‘liq, demak, yadro kuchlari to‘yinish xarakteriga ham ega ekan. 3. Yadro energiyasi qaysi jarayonlarda vujudga kelishligi qancha energiya ajratishligini bilish mumkin. Yengil yadrolar ko‘shilib (sintez) og‘irroq yadrolar hosil qilishsa solishtirma bog‘lanish energiyalari farqiga to‘g‘ri keluvchi energiya ajraladi termoyadro reaksiyasi. M: 1 2Н + 1 3Н → 2 4Не + n+17 ,59 meV 2 3Не + 1 2Н → 2 4Не + р+18 ,3 meV Bundan tash q ari o g ‘ir yadrolar bo‘linishidan o‘rta yadrolar hosil bo‘lishsa ham, yadro energiyalari ajralishligi mumkin ekanligi aniqlandi. 22$

Xulosa
Atom yadrosi ikki xil nuklon, n va p lardan tashqil topgan murakkab
kvantomexanik sistemadir. Nuklonlarning o‘zaro ta’sir konunlariga asoslanib,
atom yadrosi xususiyatlarini bayon etish, yadro strukturasini aniqlash va har xil
sharoitlarda unda sodir bo‘layotgan jarayonlarni tadqiq qilish yadro fizika bo‘yicha
olib borilayotgan ilmiy tadqiqot ishlarining asosiy vazifasini tashqil qiladi.Ikki
nuklon orasidagi o‘zaro ta’sir etuvchi kuch to‘g‘risida ma’lumot olishning bevosita
usuli nuklonni nuklonda sochilishini o‘rganish va 2
N ning xususiyatlarini tahlil
qilishdan iboratdir.
Hisoblashlar uchun ikki nuklon orasida ta’sir etuvchi kuchning kattaligini
emas (fazoviy, spin, izospin) koordinatalar funksiyasi potensial energiyasini bilish
kerak bo‘ladi. Biroq yadro potensiali kulon va gravitasion potensiallariga nisbatan
ancha murakkab.Garchi hozircha yadro potensialini analitik ravishda ifodalash
mumkin bo‘lmasa ham uning ayrim xususiyatlari hakida yetarlicha ma’lumotga
egamiz. Yadro potensiali sferik simmetriyaga ega emas. Bunga 2
N ning kvadrupol
momentga ega bo‘lishi misoldir. Yadro potensiali chekli radiusga ega. U 0,5*10 -15
m dan kichik masofalarda chukurligi bir necha 10 MeV bo‘lgan tortishish
potensiali potensial o‘ra bilan almashinishi mumkin. Yadro kuchlari atomlarni
molekulalarda birlashtirib turuvchi ximiyaviy kuchlarga nisbatan million marta
katta bo‘lsa ham ta’sir radiuslari kichik bo‘lganligidan ular nisbatan zaif tuyuladi.
Hozircha yadro xususiyatlarining barcha ta’sirlarini hisobga olgan hisoblashning
iloji yo‘q. Real yadroning xarakteristikalarini emas, balki matematik va fizik
jihatdan soddalashtirilgan yadro modellari deb ataladigan har xil sistemalarning
xususiyatlarini hisoblashga to‘g‘ri keladi. Yadro modeli tajriba natijalariga
asoslangan holda tanlab olinadi, so‘ngra bu modelga mos keluvchi turlicha
taxminlar ishlab chiqiladi. Demak birgina fizik jarayonni bayon qilish uchun
turlicha modellar mavjud bo‘lishi mumkin.
Yadroning xususiyatlarini hisoblash mumkin bo‘lishi uchun model yetarli
darajada sodda bo‘lishi shu bilan birga hech bo‘lmaganda u real yadrolarning
xususiyatlarini taxminan aks etishi lozim. Har qanday model yadro xususiyatlari
23

haqidagi fizikada mavjud bo‘lgan bilimlarning xulosasi va umumlashuvidan
iboratdir. Har qanday model yadro xususiyatlarini to‘la aks ettira olmaydi. Shuning
uchun har bir modelning qo‘llanish chegarasi mavjud. Model tadqiqotlarni davom
ettirishda asosiy yo‘nalishni kursatadi va har xil xossalarni ma’lum nuqtai nazarda
turib bir-biri bilan bog‘lanishga imkon beradi.

24

Foydalanilgan adabiyotlar
1. Sh.M.Mirziyoyev,,qonun ustuvorligi va inson manfaatlarini taminlash-yurt
taraqqiyoti va xalq farovonligining garovi” Toshkent 2016
2. o‘minov T.M., Xoliqulov A.B., Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va zarralar
fizika. Oliy o‘quv yurtlarining fizik bakalavr ta’lim yo‘nalishi talabalari uchun
o‘quv qo‘llanma. Toshkent-2009. 171-202 -betlar.
3. R.B.Bekjonov. Atom yadrosi va zarralar fizika. T.1995. 367-432 betlar.
4. Muminov T.M.,Xoliqulov A.B.,Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va zarralar
fizika maruzalar matini Samarqand, 2001.
5. K.T.Teshaboyev. Yadro va elementar zarralar fizika. T.1992. 163-189
6. Д.С.Сивухин. Общий курс физики. X .2.М.1989.236-304 с.
7. К.Н.Мухин. Экспериментальная ядерная физика. T .1, М.1974.438-574
8. Ю.М.Широков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. М.1980. 535-620 с.
9. А.И.Наумов. Физика атомного ядра и элементарных частиц. M . 1984.
10. П.Е.Калпаков. Основы ядерной физики. М.1969, 324-336
11. Wikipediya.org
12. https//saviya.uz
13. https//element.ru
14. https//uz.denemetr.com
25

Sotib olish

Dokument ma'lumotlari

Sotuvchi

Izotop va izobar yadrolar

O'xshash dokumentlar