• Всего документов: 5844
  • Число пользователей: 15251

Информация о документе

Цена 30000UZS
Размер 167.1KB
Покупки 0
Дата загрузки 22 Май 2024
Расширение docx
Категория Физика

Продавец

Valmurodov Yorqin

Дата регистрации 09 Май 2024

12 Продаж

Yadroning fermi gaz modeli

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. 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. 5 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. 23 Foydalanilgan adabiyotlar 1. M 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. 2. R.B.Bekjonov. Atom yadrosi va zarralar fizika. T.1995. 367-432 betlar. 3. Muminov T.M.,Xoliqulov A.B.,Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va zarralar fizika maruzalar matini Samarqand, 2001. 4. K.T.Teshaboyev. Yadro va elementar zarralar fizika. T.1992. 163-189 5. Д.С.Сивухин. Общий курс физики. X .2.М.1989.236-304 с. 6. К.Н.Мухин. Экспериментальная ядерная физика. T .1, М.1974.438-574 7. Ю.М.ШRоков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. М.1980. 535-620 с. 8. А.И.Наумов. Физика атомного ядра и элементарных частиц. M . 1984. 9. П.Е.Калпаков. Основы ядерной физики. М.1969, 324-336 10. Wikipediya.org 11. https//saviya.uz 12. https//element.ru 24 KIRISH Hozirgi vaqtda dunyoda to‘g‘ridan-to‘g‘ri yadro reaksiyalari yengil yadrolarning bir zarrali holatlari va tuzilishlari haqidagi ma’lumotlarni olishning asosiy usuli bo‘lib xizmat qiladi. So‘nggi o‘n yilliklarda to‘g‘ridan-to‘g‘ri yadro reaksiyalarini tahlil qilish orqali yadro nazariyasi uchun muhim bo‘lgan va deyarli modelga bog‘liq bo‘lmagan zarrachaning yadro periferiyasida bog‘langan holatda topilish ehtimolligini tavsiflovchi kattalik - asimptotik normirovka koeffitsientlarini olish imkonini beradigan kompleks yondashuv (ya’ni takomillashtirilgan buzilgan to‘lqinlar usuli) yaratildi va sezilarli darajada rivojlantirildi. Bu tezlatgich va o‘lchash texnikasining eksperimental imkoniyatlarini kengayishi bilan birga, oddiy va ekzotik yadrolarning (galo holatlar, barqarorlik chizig‘idan uzoqda joylashgan yadrolar va hokazo) tuzilishi haqidagi ma’lumotlarni olish imkonini beradi [1]. Mamlakatimizda so‘nggi yillarda quyi energiyali yadro fizikasi sohasidagi fundamental tadqiqotlarni amalga oshirishga katta e’tibor qaratilmoqda. Shuningdek, yadro fizikasida xalqaro darajadagi eksperimental va nazariy ishlarni ham tadqiq qilishga katta e’tibor qaratilmoqda. Mamlakatimiz ilm-fanini rivojlantirish va uni kelgusida amaliyotga qo‘llashda muhim ahamiyatga ega bo‘lgan mazkur fundamental tadqiqotlarning yo‘nalishi 2022–2026 yillarda yangi O‘zbekistonni rivojlantirish Strategiyasida [1] o‘z ifodasini topgan. O‘zbekiston Respublikasi Prezidentining 2022 yil 28 yanvardagi PF-60-son “2022 – 2026 yillarga mo‘ljallangan yangi O‘zbekistonning taraqqiyot Strategiyasi to‘g‘risida”, 2017 yil 26 maydagi PF-3012-son “2017-2021 yillarda qayta tiklanuvchi energiya manbalarini yanada rivojlantirish, iqtisodiyot tarmoqlari va ijtimoiy sohada energiya samaradorligini oshirish chora-tadbirlari dasturi to‘g‘risida” [2] farmonlari, 2017 yil 17 fevraldagi PQ-2789-son “Fanlar akademiyasi faoliyatini yanada takomillashtirish, ilmiy-tadqiqot faoliyatini tashkil etish, boshqarish va moliyalashtirish chora-tadbirlari to‘g‘risida” [3] qarori hamda mazkur faoliyatga tegishli boshqa normativ-huquqiy hujjatlarda belgilangan. 3 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. [8]Δm = [Zm p+(A− Z )m n− M (A ,Z )] (13) 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 (14) 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: 18 1. Fermi-gaz modeli Yadroni tashkil qilgan nuklonlar spinga ega va Fermi-Dirak statistikasiga bo‘ysunadi. Mazkur modelda yadroni tashkil qilgan har bir zarra yadroning boshqa nuklonlari tomonidan hosil qilingan o‘rtacha maydonda deyarli mustaqil harakat qiladi deb hisoblanadi. Mustaqil harakat deganda zarraning yadro ichidagi o‘rtacha erkin yugurish yo‘li yadroni diametriga yaqin bo‘ladi. O‘zaro kuchli ta’sirlashadigan nuklonlar deyarli o‘zaro ta’sirlashmaydigan zarralardan tashqil topgan gaz deb qabul qilish mumkin. Yadrodagi nuklonlar fermion bo‘lib, bir vaqtning o‘zida bir xil harakatga ega bo‘la olmaydi, ya’ni aynan bir holatda, bir energetik sathda spin yo‘nalishlari bilan farq qiladigan faqat ikkita proton yoki ikki neytron bo‘lishi mumkin xolos. Mikrozarralarning Pauli prinsipiga amal qiluvchi va hamma pastki sathlarni to‘liq to‘ldiruvchi bunday sistemani aynigan Fermi-gaz deb ataladi. Aynigan Fermi-gaz nuklonlar o‘rtasida kuchli o‘zaro yadro ta’siri bo‘lishiga qaramasdan nuklonlarning to‘qnashuvi taqiqlanadi va ular xuddi o‘zaro ta’sir juda kichik bo‘lgandagidek, o‘zlarini erkin tutadilar. Aslida esa qandaydir bitta nuklon ikkinchisi bilan to‘qnashuvi va o‘zining energiya va impulsining bir qismini ikkinchi nuklonga berishi mumkin. Bu holda ikki nuklon bo‘shrok va yuqorirok sathga o‘tishi mumkin. Birinchi nuklon esa energiyasi pastrok sathga o‘tadi. Ammo pastki sathlar Pauli prinsipiga asosan band bo‘ladi. Bu shuni ko‘rsatadiki, birinchi va ikkinchi nuklonlar orasida to‘qnashuv bo‘lmaydi, Pauli prinsipi to‘qnashuvni taqiqlaydi. Shuning uchun yadroning barcha nuklonlari Pauli prinsipiga ko‘ra yadroning o‘rtacha maydoni hosil qilgan potensial urada eng pastki sathdan tortib, Fermi energiyasi sathigacha bo‘lgan sathlarni ketma-ket egallaydiEF= PF2 2M (1) kvant mexaniqasida impulsning fazosida holatlar zichligi ρ= 4Ω (2πℏ)3 4V ℏ2 (2) p dan p + dp impulsli nuklonlar 7 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. 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 (3) 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 (10) bo‘lgani uchun harakatdagi jismning kinetik energiyasi. Т= М 0С2 √ 1− ϑ2 С2 −М 0С2= М 0С2 ( 1 √1− β2−1) (11) 14 Xulosa Atom yadrosi ikki xil nuklon, n va p lardan tashqil topgan murakkab kvantomexaniq 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 22 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 (~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. [10] 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 20 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 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 11 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.[9] ε= E bog 'l A (15) 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 (16) 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 19 2. Atom yadrosining asosiy xususiyatlari Atom yadrosi turg‘un (barqaror), yoki radioaktiv bo‘lishi mumkin. Bu yadrolar massa soni A, elektr zaryadi Z, massasi M, massasiga bog‘liq to‘la bog‘lanish energiyasi E b , radiusi (o‘lchami) R, spini I, magnit momenti  , elektr kvadrupol momenti Q, izotopik spini T va shu yadroning to‘lqin funksiyasiga xos bo‘lgan juftligi R bilan xarakterlanadi. Radioaktiv yadrolar yana yemirilish turi, yarim yemirilish davri, yemirilish natijasida hosil bo‘lgan  ,  ,  nurlarning energiyasi bilan ham xarakterlanadi. Atom yadrolari yana o‘zlarining energetik holatlari bilan xarakterlanib, eng kichik energiyali holatiga yadroning asosiy holati va undan yuqori energiyaga ega bo‘lgan holatlarga o‘yg‘ongan holatlar deb ataladi. Yuqorida sanab o‘tilgan yadro xususiyatlarining deyarli hammasi yadroning asosiy ham o‘yg‘ongan holatlari uchun xosdir. Massa soni A va zaryadi Z dan tashqari hamma xususiyatlari holat energiyasi o‘zgarganda o‘zgarishi mumkin. O‘yg‘ongan holatdagi yadro xususiyatlariga yana yadroning bir energetik holatdan ikkinchisiga o‘tish usuli, yadroviy reaksiyalar ko‘rilganda zarraning yadro bilan yoki yadrolarning o‘zaro ta’sirlashish kesimi va yadroviy reaksiyalarda ajralgan energiya, ikkilamchi zarralarning burchak taqsimoti va boshqa kattaliklar bilan xarakterlanadi. 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 10 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. 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.[3] 6 dn =64 π2 3(2πℏ)3R0 3p2dp (3) A ta nuklon uchun A= 64 π2R03 3(2πℏ)3∫ 0 PF P2dp = 64 π2R03 9(2πℏ)3PF3 (4) Maksimal impuls PF= ℏ(9π)1/3 1 2r0 (5) Yadro nuklonlari noldan boshlab Fermi energiyasigacha bo‘lgan sathlarni egallaydi. O‘yg‘ongan holatlar energiyasi energiyaning ana shu qiymatidan boshlab hisoblanadi.[4] Proton va neytronlar uchun Fermi impulsi PF n= ℏ( n A) 1/31 r0 , Kinetik energiyasi EF n= ℏ2 2Mr 0 2( n A) 2/3 ≈ 54 ( n A) 2/3 МeV (6) Agar proton va neytron massalari orasidagi kichkina farqni hisobga olmasak, yadro barqaror bo‘lishi uchun eng yuqori proton va neytron holatlarning energiyalari bir xil bo‘lishi kerak. Og‘ir yadrolarda neytronlar soni protonlar soniga qaraganda ancha kattadir (1-rasm). 1-rasm. Og‘ir yadrolarda neytronlar soni protonlar soniga qaraganda ancha katta [11]. 8 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. 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.[7] 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 , 13H 2→ 23He 1, 47Be 3→ 37Li 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. 16 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. 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. 4 Yadroda tortuvchi markaz bo‘lmasada, nuklonlarning o‘zaro tortishishi natijasida ular sistemaning inersiya markazi atrofida to‘plangan bo‘ladi. Bunda yadroning siqilishiga nuklonlarning yaqin masofalarda o‘zaro itarilish ta’sirlari qarshilik qiladi.. 9 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 dΩ sin 4θ 2 (8) bunda: dN –  burchak yo‘nalishidagi d Ω fazoviy burchak ichida sochilgan  - zarralar soni. N  – zarralarning dastlabki soni, n – muhitning hajm birligidagi yadrolar soni, d – muhit qalinligi. Berilgan radioaktiv preparat uchun  -zarralarning tezligi υ - ma’lum. Rezerford tajribasi yordamida sochilgan  -zarrachalarni hisoblab, sochuvchi yadro zaryadini topish mumkin. 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 C massasining 1\12 qismi olingan. [6] 1m.a.b.= 1 12 12 С = 1 12 12 N A = 1 6,025 ⋅10 23=1,66 ⋅10 −24 g. 13 Mundarija: KIRISH…………………………………………………………………………… 3 1. Fermi-gaz modeli……………………………………………………………… 7 2. Atom yadrosining asosiy xususiyatlari……………………...……………….... 10 3 . Yadroning bog‘lanish energiyasi........................................................................ 17 Xulosa……………………………………………………………………………. 21 Foydalanilgan adabiyotlar……………………………………………………... 23 2 uchraydigan gravitasiya, elektromagnit va kuchsiz o‘zaro ta’sirlardan farqli ravishda yadroviy kuch kuchli o‘zaro ta’sir etuvchi kuch deb ataladi. 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. 21 M: 7 15 N 8,8 16 O 8,9 17 F8 17 Yadro fizikada yana quyidagi formula ham ishlatiladi.Е= √М 0 2С 4+Р2С 2 (12) Bu formulada Р= Мϑ= М 0βC √1− β2 M-massali jismning relyativistik impulsidir uni E=Mc 2 dan keltirib chiqarish mumkin. 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. Atom massalarining aniq qiymati mass-spektrometrik texnika yordamida tajribada aniqlanadi. Mass-spektrometrlarning har xil turlari mavjud. Odatda 15 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 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 12
Купить