# Yadro reaksiyasi

Yadro reaksiyasining ushbu ramziy koʻrinishida litiy-6 ( WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 ) va deyteriy ( WIKINIUM\_MATH\_PH\_2 ) reaksiyaga kirishib, yuqori darajada qoʻzgʻaluvchan oraliq yadro WIKINIUM\_MATH\_PH\_4 hosil boʻlishi va keyin darhol geliy-4 ( WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 )ning ikkita alfa zarrachasiga parchalanishi koʻrsatilgan. Protonlar ramziy maʼnoda qizil sharlar bilan, neytronlar esa koʻk sharlar bilan ifodalanadi.
**Yadro reaksiyasi** — bu yadro fizikasida ikki yadro yoki yadro va tashqi subatomik zarrachalar toʻqnashib, bir yoki bir nechta yangi nuklid hosil qilish jarayonidir. Shunday qilib, yadro reaksiyasi kamida bitta nuklidning boshqa nuklidga aylanishiga olib kelishi kerak. Agar yadro boshqa yadro yoki zarracha bilan oʻzaro taʼsir qilib va ular hech bir nuklidning tabiatini oʻzgartirmasdan ajralib chiqsa, bu jarayon yadro reaksiyasi emas, balki yadro sochilishining bir turi deb ataladi.

Asosan, reaksiya ikkitadan ortiq zarrachalarning toʻqnashuvini oʻz ichiga olishi mumkin, ammo uchta yoki undan ortiq yadrolarning bir vaqtning oʻzida bir joyda uchrashish ehtimoli ikkita yadronikiga qaraganda ancha past boʻlgani sababli, bunday hodisa juda kam uchraydi (qarang: Uchlik alfa masalan, uchlik yadro reaksiyasiga juda yaqin jarayon). „Yadro reaksiyasi“ atamasi boshqa zarracha bilan toʻqnashuv natijasida paydo boʻlgan nuklidning oʻzgarishini yoki nuklidning toʻqnashuvsiz oʻz-oʻzidan oʻzgarishini anglatishi mumkin.

Tabiiy yadro reaksiyalari kosmik nurlar va materiya oʻrtasidagi oʻzaro taʼsirlashishi natijasida sodir boʻladi va yadroviy reaksiyalar talabga muvofiq moslashtirilgan tezlikdagi yadro energiyasini olish uchun sunʼiy ravishda ishlatilishi mumkin. Boʻlinadigan materiallardagi yadro zanjiri reaksiyalari majburiy yadro boʻlinishlarini keltirib chiqaradi. Yengil elementlarning turli yadroviy sintez reaksiyalari Quyosh va yulduzlarning energiya ishlab chiqarishini quvvatlaydi.

## Tarix

1919 yilda Ernest Rezerford Manchester universitetida azot tomon yoʻnaltirilgan alfa zarralaridan WIKINIUM\_MATH\_PH\_8 foydalanib, azotni kislorodga aylantirishni amalga oshira oldi. Bu induksiyalangan yadro reaksiyasining birinchi kuzatuvi edi, yaʼni bir parchalanish zarralari boshqa atom yadrosini oʻzgartirish uchun ishlatiladi. Oxir-oqibat, 1932 yilda Kembrij universitetida yadroni ikkita alfa zarrachaga boʻlish uchun litiym-7 ga qarshi sunʼiy tezlashtirilgan protonlardan foydalangan Rezerfordning hamkasblari Jon Kokkroft va Ernest Uolton tomonidan toʻliq sunʼiy yadro reaksiyasi va yadroviy transmutatsiyaga erishildi. garchi bu keyinchalik (1938 yilda) nemis olimlari Otto Xan, Liza Meytner va Frits Strasman tomonidan ogʻir elementlarda kashf etilgan zamonaviy yadro boʻlinish reaksiyasi boʻlmasa ham, xalq orasida „ atomning boʻlinishi“ nomi bilan mashhur boʻldi.

## Yadro reaksiyasi tenglamalari

Yadro reaksiyalari kimyoviy tenglamalarga oʻxshash shaklda koʻrsatilishi mumkin, ular uchun oʻzgarmas massa tenglamaning har bir tomonida muvozanatda boʻlishi kerak va zarrachalarning oʻzgarishi zaryadning saqlanishi va barion soni (umumiy atom massa soni) kabi maʼlum saqlanish qonunlariga rioya qilishi kerak. Ushbu belgining namunasi quyidagicha:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_10 WIKINIUM\_MATH\_PH\_12

Yuqoridagi tenglamani massa, zaryad va massa soni boʻyicha muvozanatlash uchun oʻngdagi ikkinchi yadro atom soni 2 va massa soni 4 boʻlishi kerak; shuning sababli u geliy-4 dir. Shunday qilib, toʻliq tenglama quyidagi koʻrinishga keladi:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_14

yoki yanada soddaroq:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_16

Yuqoridagi uslubdagi toʻliq tenglamalardan foydalanish oʻrniga, koʻp hollarda yadro reaksiyalarini tasvirlash uchun ixcham formulalardan foydalaniladi. WIKINIUM\_MATH\_PH\_18 koʻrinishidagi bu formula WIKINIUM\_MATH\_PH\_20 ni hosil qiluvchi WIKINIUM\_MATH\_PH\_22 ga teng. Odatda yengil zarralarni koʻpincha WIKINIUM\_MATH\_PH\_24 proton uchun, WIKINIUM\_MATH\_PH\_26 neytron uchun, deytron uchun, WIKINIUM\_MATH\_PH\_28 alfa zarracha yoki geliy-4, beta zarracha yoki elektron uchun WIKINIUM\_MATH\_PH\_30 , gamma foton uchun WIKINIUM\_MATH\_PH\_32 va boshqa qisqartmalar koʻrinishida ifodalanadi. Yuqoridagi reaksiya WIKINIUM\_MATH\_PH\_34 sifatida yoziladi.

## Energiya saqlash

Reaksiya jarayonida kinetik energiya ajralib chiqishi (ekzotermik reaksiya) mumkin yoki reaksiya sodir boʻlishi uchun kinetik energiya yutilishi mumkin (endotermik reaksiya). Buni zarrachalarning tinchlikdagi juda aniq massalari jadvali orqali quyida berilgan koʻrinishda hisoblash mumkin. Jadvallariga koʻra, WIKINIUM\_MATH\_PH\_36 yadrosinng standart atom massasi WIKINIUM\_MATH\_PH\_38 massa atom birligiga (qisqartirilgan m.a.b.), deyteriy WIKINIUM\_MATH\_PH\_40 , geliy-4 yadrosi esa WIKINIUM\_MATH\_PH\_42 ga teng ega. Shunday qilib:

* alohida yadrolarning tinchlikdagi massalarining yigʻindisi WIKINIUM\_MATH\_PH\_44 ;
* ikkita geliy-yadrolarining umumiy tinchlikdagi massasi WIKINIUM\_MATH\_PH\_46 ;
* yoʻqotilgan tinchlikdagi massa WIKINIUM\_MATH\_PH\_48

Yadro reaksiyasida umumiy (nisbiy) energiya saqlanadi. Shuning uchun „yoʻqotilgan“ tinchlikdagi massa reaksiyada chiqariladigan kinetik energiya shaklida yana paydo boʻlishi kerak. Uning manbai yadroviy bogʻlanish energiyasidir. Eynshteynning *E* massa-energiya ekvivalentlik formulasidan WIKINIUM\_MATH\_PH\_50 foydalanib, chiqarilgan energiya miqdorini aniqlash mumkin. Bizga birinchi navbatda bitta massa atom birligining energiya ekvivalenti kerak boʻladi:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_52
shuning uchun WIKINIUM\_MATH\_PH\_54 .
Demak, chiqarilgan energiya WIKINIUM\_MATH\_PH\_56 ni tashkil qiladi.

Boshqa koʻrinishda ifodalaydigan boʻlsak: massa 0,3% ga kamayadi, bu WIKINIUM\_MATH\_PH\_58 dan WIKINIUM\_MATH\_PH\_60 WIKINIUM\_MATH\_PH\_62 ga toʻgʻri keladi.

Bu yadroviy reaksiya uchun katta miqdordagi energiya. He-4 yadrosi „ikki karra sehrli“ hisoblanadi, chunkienergiya miqdori juda yuqori, geliy-4 yadrosining bir nuklonga bogʻlanish energiyasi noodatiy tarzda juda yuqori. (He-4 yadrosi gʻayrioddiy barqaror va geliy atomi inertligi sabab chambarchas bogʻlangan. He-4dagi har bir proton va neytron juftligi geliy atomidagi elektronlar juftligi toʻldirilgan **1s** elektron orbitalni egallagani kabi toʻldirilgan **1s** yadro orbitalini egallaydi). Binobarin, alfa zarrachalari yadro reaksiyalarining odatda oʻng tomonida paydo boʻladi.

Yadro reaksiyasi natijasida ajralib chiqadigan energiya asosan uchta usuldan birida paydo boʻlishi mumkin:

* mahsulot zarralarining kinetik energiyasi (zaryadlangan yadro reaksiyasi mahsulotlarining kinetik energiyasining ulushi bevosita elektrostatik energiyaga aylanishi mumkin);
* gamma nurlari deb ataladigan juda yuqori energiyali fotonlarning emissiyasi;
* baʼzi energiyalar yadroda metastabil energiya darajasi sifatida saqlanib qolishi mumkin.

Mahsulot yadrosi metastabil boʻlsa, bu uning atom raqami yoniga yulduzcha („\*“) qoʻyish orqali koʻrsatiladi. Bu energiya oxir-oqibat yadroviy parchalanish orqali chiqariladi.

Kichik miqdordagi energiya rentgen nurlari shaklida ham paydo boʻlishi mumkin. Umuman olganda, mahsulot yadrosi boshqa atom soniga ega va shuning sababli elektron qobigʻining konfiguratsiyasi notoʻgʻri. Elektronlar oʻzlarini qayta tartiblab va pastroq energiya darajasiga tushganda, ichki oʻtish rentgen nurlari (aniq belgilangan emissiya chiziqlari boʻlgan rentgen nurlari) chiqarilishi mumkin.

## Q-qiymati va energiya balansi

Kimyoviy tenglamaga oʻxshash tarzda reaksiya tenglamasini yozishda, qoʻshimcha ravishda oʻng tomonda reaksiya energiyasini koʻrsatish mumkin:

Nishon yadro + zarralar oqimi → Natijaviy yadro + ejeksiya + *Q.*
Yuqorida muhokama qilingan holat uchun reaksiya energiyasi allaqachon WIKINIUM\_MATH\_PH\_64 ekanligi hisoblangan. Demak:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_66

Reaksiya energiyasi („Q-qiymati“) ekzotermik reaksiyalar uchun musbat va endotermik reaksiyalar uchun manfiy, bu kimyo fanidagi huddi shunday ifodaga qarama-qarshidir. Bir tomondan, bu oxirgi va boshlangʻich nuqtalardagi kinetik energiyalar yigʻindisi oʻrtasidagi farq. Ammo boshqa tomondan, bu boshlangʻich va oxirgi nuqtalardagi yadroning tinchlikdagi massalari oʻrtasidagi farqdir (shu tarzda biz yuqorida Q-qiymatini hisoblab chiqdik).

## Reaksiya tezligi

Agar reaksiya tenglamasi muvozanatda boʻlsa, bu reaksiya haqiqatan ham sodir boʻlayotganini bildirmaydi. Reaksiyalarning sodir boʻlish tezligi tushayotgan zarrachalarning energiyasi va oqimiga, shuningdek, reaksiyaning effektiv kesimiga bogʻliq. Yadro astrofizika qoʻshma instituti tomonidan yuritiladigan REACLIB maʼlumotlar bazasi reaksiya tezligining katta maʼlumotlar bazasiga misol boʻla oladi.

## Zaryadlangan va zaryadlanmagan zarralar

Reaksiyaning dastlabki toʻqnashuvida zarralarga qisqa masofadagi kuchli kuch taʼsir qilishi uchun zarralar yetarlicha yaqinlashishlari kerak. Koʻpgina yadro zarralari musbat zaryadlanganligi sababli, ular reaksiya boshlanishidan avval sezilarli elektrostatik itarilishni yengishlari kerakligini anglatadi. Hattoki, nishon-yadro neytral atomning bir qismi boʻlsa ham, boshqa zarracha elektron bulut chegarasidan ancha uzoqqa kirib, musbat zaryadlangan yadroga koʻproq yaqinlashishi kerak. Shunday qilib, bunday zarralar yuqori energiyaga oldindan tezlashtirilishi kerak, masalan:

* zarracha tezlatgichlari ;
* yadroviy parchalanish (bu yerda asosiy qiziqish alfa zarralariga qaratilgan, chunki beta va gamma nurlari yadroviy reaksiyalarda kamdan-kam ishtirok etadi);
* termoyadroviy reaksiyalarni keltirib chiqaruvchi millionlab darajalardagi juda yuqori haroratlar;
* kosmik nurlar .

Shuningdek, itarish kuchi ikki zaryadning mahsulotiga proporsional boʻlgani sababli, ogʻir yadrolar orasidagi reaksiyalar ogʻir kam uchraydi va ogʻir va yengil yadrolar orasidagi reaksiyalarga qaraganda yuqori boshlangʻich energiya talab qiladi; ikkita yengil yadrolar orasidagi reaksiyalar esa eng keng tarqalgan.

Boshqa tomondan, neytronlar itarishni keltirib chiqaradigan elektr zaryadiga ega emas va juda past energiyalarda ham yadro reaksiyasini keltirib chiqarishga qodir. Darhaqiqat, zarrachalarning juda past energiyalarida (aytaylik, xona haroratidagi termal muvozanatga toʻgʻri keladi) neytronning de-Broyl toʻlqin uzunligi sezilarli darajada oshadi, bu uning ishtirok etgan yadrolarning rezonanslariga yaqin energiyalarda tutilish kesimini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Shunday qilib, past energiyali neytronlar yuqori energiyali neytronlarga qaraganda koʻproq reaktiv boʻlishi *mumkin.*

## Maʼlum turlari

Mumkin boʻlgan yadroviy reaksiyalar soni juda koʻp boʻlsa-da, eng koʻp tarqalgan yoki boshqa eʼtiborga loyiq boʻlgan bir nechta turlari mavjud. Quyida baʼzi misollar berilgan:

* Sintez reaksiyalar -ikkita yengil yadro qoʻshilib, ogʻirroq yadro hosil qiladi, keyinchalik qoʻshimcha zarrachalar (odatda protonlar yoki neytronlar) chiqariladi.
* Parchalash — yadroga bir nechta kichik boʻlaklarni urib tushirish yoki uni koʻplab boʻlaklarga boʻlish uchun yetarli energiya va impulsga ega boʻlgan zarracha uriladi.
* Induksiyalangan gamma emissiyasi yadroviy qoʻzgʻalish holatlarini yaratish va yoʻq qilishda faqat fotonlar ishtirok etgan sinfga tegishli.
* Boʻlinish reaksiyalari — juda ogʻir yadro qoʻshimcha yengil zarralarini (odatda neytronlarni) yutgandan soʻng, ikki yoki baʼzan uchta boʻlakka boʻlinadi. Bu induksiyalangan yadro reaktsiyasi. Neytron yordamisiz sodir boʻladigan oʻz-oʻzidan boʻlinish odatda yadro reaksiyasi hisoblanmaydi. Koʻpincha, bu *induksiyalangan* yadro reaksiyasi emas.

### Toʻgʻridan-toʻgʻri reaksiyalar

Oraliq energetik zarralar oqimi energiyani uzatadi yoki yadro nuklonlarini juda katta tezlikda ( WIKINIUM\_MATH\_PH\_68 soniya) oladi yoki yoʻqotadi. Energiya va impulsning uzatilishi nisbatan kichikdir. Bular, ayniqsa, eksperimental yadro fizikasida foydalidir, chunki reaksiya mexanizmlari koʻpincha nishon-yadro tuzilishini tekshirish uchun yetarli aniqlik bilan hisoblash uchun yetarlicha sodda.

#### Noelastik sochilish

Asosiy maqola: Inelastic scattering
Faqat energiya va impuls uzatiladi.

* WIKINIUM\_MATH\_PH\_70 yadroviy holatlar orasidagi farqlarni tekshiradi.
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_72 yadro yuzasining shakli va oʻlchamlarini oʻlchaydi. Yadroga urilgan WIKINIUM\_MATH\_PH\_74 zarrachalar kuchliroq reaksiyaga kirishgani uchun elastik va sayoz noelastik WIKINIUM\_MATH\_PH\_76 sochilishlar kichik qora jismdan sochilgan yorugʻlik kabi nishonlarning shakli va oʻlchamlariga sezgir.
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_78 ichki strukturalarni tekshirish uchun foydalidir. Elektronlar proton va neytronlarga qaraganda kamroq oʻzaro taʼsirga ega boʻlganlari sababli, ular nishonlarning markazlariga yetib boradilar va yadrodan oʻtish davomida ularning toʻlqin funksiyalari kamroq buziladi.

#### Zaryad almashish reaksiyalari

Energiya va zaryad zarralar oqimi va nishon oʻrtasida uzatiladi. Quyida bunday reaksiyalarga baʼzi misollar berilgan:

* WIKINIUM\_MATH\_PH\_80
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_82

#### Nuklonlarni o;tkazish reaksiyalari

Odatda, oʻrtacha past energiyada bir yoki bir nechta nuklonlar nuqtaviy zarralar va nishon oʻrtasida oʻtkaziladi. Ular yadrolarning tashqi qobiq tuzilishini oʻrganishda foydalidir. zarraar oqimidan nishonga oʻtish reaksiyalari sodir boʻlishi mumkin; parchalanish reaksiyalari yoki nishondan zarralar oqimigacha; qamrash reaksiyalari.

* WIKINIUM\_MATH\_PH\_84 va WIKINIUM\_MATH\_PH\_86 reaksiyalar. Eng birinchi oʻrganilgan yadro reaksiyalarining baʼzilari bu alfa parchalanishi natijasida nishon-yadrodan nuklonni urib yuborishidan hosil boʻlgan alfa zarrachasini oʻz ichiga oladi.
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_88 va WIKINIUM\_MATH\_PH\_90 reaksiyalar. Deytron dastasi nishonga tegadi; nishon-yadrolar deytrondan neytron yoki protonni yutadi. Deytron shunchalik erkin bogʻlanganki, bu proton yoki neytron qamrash bilan deyarli bir xil. Qoʻshimcha neytronlarning sekinroqsochilishiga olib keluvchi murakkab yadro hosil boʻlishi mumkin. WIKINIUM\_MATH\_PH\_92 reaksiyalar energetik neytronlarni hosil qilish uchun ishlatiladi.
* Gʻalati almashinuv reaksiyasi WIKINIUM\_MATH\_PH\_94 giperyadrolarni oʻrganish uchun ishlatilgan.
* 1917-yilda Rezerford tomonidan amalga oshirilgan WIKINIUM\_MATH\_PH\_96 reaksiyasi (1919-yilda xabar qilingan) odatda birinchi yadroviy transmutatsiya tajribasi sifatida qaraladi.

#### Neytronlar bilan reaksiyalar

|  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_98  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_100  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_102  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
|  WIKINIUM\_MATH\_PH\_104  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_106  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_108  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_110  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_112  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_114  |
|  WIKINIUM\_MATH\_PH\_116  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_118  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_120  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_122  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_124  |  |
|  WIKINIUM\_MATH\_PH\_126  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_128  |  |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_130  |  |  |

Neytronlar bilan reaksiyalar yadroviy reaktorlar va yadroviy qurollarda muhim ahamiyatga ega. Eng yaxshi maʼlum boʻlgan neytron reaksiyalari neytronning sochilishi, neytron qamrash va yadro boʻlinishi boʻlsa, baʼzi yengil yadrolar (ayniqsa, toq-toq yadrolar) uchun eng koʻp ehtimol bilan termal neytronli reaksiya uzatish reaksiyasidir:

Baʼzi reaksiyalar faqat tez neytronlar bilangina imkoni mavjud:

* WIKINIUM\_MATH\_PH\_132 reaksiyalar toriy siklida oz miqdorda protaktiniy-231 va uran-232 hosil qiladi, aks holda ular nisbatan yuqori radioaktiv aktinid mahsulotlaridan xoli boʻladi.
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_134 yadroviy qurolning berilliy neytron reflektorida baʼzi qoʻshimcha neytronlarni qoʻshishi mumkin.
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_136 Bravo, Romeo va Yanki portilatishlari Qoʻshma Shtatlar tomonidan oʻtkazilgan eng kuchli rentabellikga ega uchta yadroviy sinov boʻlgan „ Qal’a“ operatsiyasi vaqtida oʻtkazildi.

### Kampound yadro reaksiyalari

Past energiyali zarralar oqimi yutiladi yoki yuqori energiyali zarracha toʻliq bogʻlanish uchun juda koʻp energiyasini qoldirgan holda, energiyani yadroga uzatadi. Taxminan WIKINIUM\_MATH\_PH\_138 soniya oraligʻida zarralar, odatda neytronlar „qaynatiladi“. Yaʼni, oʻzaro tortishishdan qochish uchun bir neytronda yetarli energiya toʻplanguncha u birga boʻladi. Qoʻzgʻatilgan kvazi bogʻlangan yadro kompaund **yadro** deyiladi.

* Kam energiya WIKINIUM\_MATH\_PH\_140 , WIKINIUM\_MATH\_PH\_142 ( WIKINIUM\_MATH\_PH\_144  — bir yoki bir nechta neytronlarni ekanligini bildiradi), bu yerda gamma yoki virtual gamma energiyasi gigant dipol rezonansiga yaqin. Bu elektron tezlatgichlar atrofida radiatsiya himoyasi zarurligini oshiradi.

Ushbu tarjima Oʻzbekiston Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Ikbalova Muxlisaxon tomonidan qilindi.

Qoʻshimcha maʼlumotlar: Spallation#Nuclear spallation
## Yana qarang

* Akoplanarlik
* Atom massasi
* Atom yadrosi
* Atom raqami
* CNO aylanishi
* Yadro zanjir reaksiyasi
* Oppengeymer-Filips jarayoni
* Atom energiyasi

## Foydalanilgan adabiyotar roʻyxati

## Manbalar

* Schmitz, Taylor*. Nuclear Physics*. Pergamon Press, 1973. ISBN 0-08-016983-X.
* Bertulani, Carlos*. Nuclear Physics in a Nutshell*. Princeton University Press, 2007. ISBN 978-0-691-12505-3.