Yadro reaksiyasi. 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 formula_1 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: formula_2formula_3 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: formula_4 yoki yanada soddaroq: formula_5 Yuqoridagi uslubdagi toʻliq tenglamalardan foydalanish oʻrniga, koʻp hollarda yadro reaksiyalarini tasvirlash uchun ixcham formulalardan foydalaniladi. formula_6 koʻrinishidagi bu formula formula_7ni hosil qiluvchi formula_8ga teng. Odatda yengil zarralarni koʻpincha formula_9 proton uchun, formula_10 neytron uchun, deytron uchun, formula_11 alfa zarracha yoki geliy-4, beta zarracha yoki elektron uchun formula_12, gamma foton uchun formula_13 va boshqa qisqartmalar koʻrinishida ifodalanadi. Yuqoridagi reaksiya formula_14 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, formula_15yadrosinng standart atom massasi formula_16 massa atom birligiga (qisqartirilgan m.a.b.), deyteriy formula_17, geliy-4 yadrosi esa formula_18ga teng ega. Shunday qilib: 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 formula_22 foydalanib, chiqarilgan energiya miqdorini aniqlash mumkin. Bizga birinchi navbatda bitta massa atom birligining energiya ekvivalenti kerak boʻladi: Demak, chiqarilgan energiya formula_25 ni tashkil qiladi. Boshqa koʻrinishda ifodalaydigan boʻlsak: massa 0,3% ga kamayadi, bu formula_26 dan formula_27 formula_28 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 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: Yuqorida muhokama qilingan holat uchun reaksiya energiyasi allaqachon formula_29 ekanligi hisoblangan. Demak: formula_30 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: 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: Toʻgʻridan-toʻgʻri reaksiyalar. Oraliq energetik zarralar oqimi energiyani uzatadi yoki yadro nuklonlarini juda katta tezlikda (formula_31 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. Faqat energiya va impuls uzatiladi. Zaryad almashish reaksiyalari. Energiya va zaryad zarralar oqimi va nishon oʻrtasida uzatiladi. Quyida bunday reaksiyalarga baʼzi misollar berilgan: 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. Neytronlar bilan reaksiyalar. 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: Kampound yadro reaksiyalari. Past energiyali zarralar oqimi yutiladi yoki yuqori energiyali zarracha toʻliq bogʻlanish uchun juda koʻp energiyasini qoldirgan holda, energiyani yadroga uzatadi. Taxminan formula_49 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. Ushbu tarjima Oʻzbekiston Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Ikbalova Muxlisaxon tomonidan qilindi.