Nüvə_kimyası
İzotoplar
Yerdə γ-şüalanma nüvə çevrilmələrinə səbəb olmur. Günəşdə isə yer şəraitindən fərqli şəraitdə γ-şüalanmanın en- erjisi o qədər böyük olur ki, α-hissəciyi neon nüvəsindən qoparır 20 10Ne + γ → 16 8O + α Yerdə belə yüksək enerjilər α- və β-parçalanmalara və nüvə reaksiyalarına məxsusdur. Nüvənin şüalanma enerjisi n·1 000, yaxud n·1 000 000 dəfə atomun şüalanma enerjisindən çoxdur. Həyəcanlanmış nüvə enerji ayıraraq mütləq stabil vəziyyətə keçir. Əgər bu en- erji α- və β-hissəciklərin buraxılmasına lazım olan enerjidən azdırsa <3MeV, onda o, γ-şüalanmaya çevrilir. α-parçalanma α-şüaların varlığını ilk dəfə Rezerford aşkar etmişdi. O, sübut etdi ki, α-hissəcik elektronlarını itirmiş helium atomudur A=α( 4 2He) 1928-ci ildə bir-birindən xəbərsiz Qamov, Henri və Kondor α-hissəciyin nüvədə olduğu fərziyyəsini irəli sürdülər. Onlar α-parçalanmanı həmin hissəciyin enerjisi ilə downloaded from KitabYurdu.org Страница 48 из 310 Страница 49 из 31055 əlaqələndirirdilər. Əgər α-hissəciyin enerjisi Kulon potensial maneəsini dəf etməyə kifayətdirsə, deməli α-şüalanma baş verir. Fayans və Soddinin yerdəyişmə qaydasına görə α-par- çalanma nəticəsində Z-2 izotopu alınır A(Z,N) → A(Z-2,N-2) + α α-parçalanmaya sübut kimi aşağıdakı reaksiyaları göstərə bilərik 226 88Ra → 222 86Rn + α 235 92U → 231 90Th + α 228 90Th→ 224 88Ra + α α-hissəcik çox davamlı birləşmədir, lakin belə davamlı quruluşların əmələ gətirilməsi cəhdi ilə radioaktivliyi izah etmək olmaz. Bunun ən yaxşı sübutu təbii proses – Günəşdə maqnezium atomlarının sintezidir 20 10Ne + 4 2He → 24 12Mg + γ Məlum prinsip – hərəkət əks-hərəkət doğurur prinsipi bu halda belə ifadə oluna bilər: α-parçalanmaya əks olan proses, yəni α-hissəciyin nüvəyə daxil olması baş verməlidir. Əgər α-hissəciyin kinetik enerjisi 10 MeV olsa, nüvəyə daxil olmada energetik maneənin potensial enerjisi üç dəfə artıqdır və 30 MeV təşkil edir. Kvant mexanikası parçalanmanın səbəbini tunel effekti ilə izah edir. Potensial maneə (baryer) yüksək və qalın olduqca tunel effekti ehtimalı aşağı olur. Məhz buna görə də bir çox nüvə üçün α-parçalanma xarakterik deyil. α-parçalanma ehtimalı nüvə və qəlpənin əmələgəlmə enerjiləri arasındakı nisbətlə təyin olunur. Əgər qəlpənin əmələgəlmə enerjisi 28,8 MeV-dan, yəni iki neytron və iki pro- tonlu α-hissəciyin əmələgəlmə enerjisindən çoxdursa, onda parçalanma mümkündür. α-parçalanma enerjisi 5,208; 5,421; 5,838; 6,173 MeV kvantlaşır ki, bu da nəinki əsas vəziyyətdə, həm də həyəcanlanmış vəziyyətdə qəlpə əmələ gəlməsinə müvafiqdir. Bu vəziyyət qeyri-sabitdir, 10-12-10-8 saniyədən sonra nüvə γ-şüa buraxmaqla daha aşağı əsas səviyyəyə keçir. Kvantın qiyməti keçid baş verən səviyyələrin enerjiləri arasında olan fərqə bərabərdir. Demək olar ki, γ-şüalanma əsas energetik vəziyyətlərdə qəlpə əmələ gələn zaman mümkün deyil. β-parçalanma ilk dəfə β-parçalanma haqqında məlumatı 1930-cu ildə Pauli vermişdi. O, enerjinin saxlanma qanunu və hərəkət miq- darı momenti qanununu xilas etmək üçün bu fikri ortaya atmışdı. O vaxta qədər proses belə göstərilirdi: n → p + e. Bu tənlikdən göründüyü kimi, enerjinin saxlanma qanununa əsasən, elektronun enerjisi sabit qalmalı, ilk və son vəziyyətlərin enerji fərqinə bərabər olmalıdır. Lakin təcrübələr göstərdi ki, o fasiləsiz olaraq sıfırdan maksimum qiymətinə qədər dəyişir. Ona görə də Pauli belə bir ehtimal irəli sürdü ki, sabit qalan elektronun enerjisi yox, elektronun enerjisi ilə hər hansı bir hissəciyin enerjisi cəmi olmalıdır. Belə bir uyğunsuzluq hərəkət miqdarı momentinin sax- lanması qanunundan da irəli gəlirdi. Həqiqətən də, nüvənin spini elektron ayrılarkən 1/2 dəfə azalmalı idi ki, bu da heç vaxt mümkün ola bilməz. Deməli, 1/2 spinli hər hansı bir hissəcik də əmələ gəlir. Yükün və kütlənin saxlanma qanunlarını nəzərə almaqla bu hissəciyin elektron kütləsindən çox kiçik kütləli neytral hissəcik olduğunu fərz etmək olar. Hazırda eksperimental olaraq sübut olunmuşdur ki, neytrinonun kütləsi sıfırdan fərqlidir. Bu hissəciyin varlığını Fermi hələ yalnız elektron, pro- ton və neytron məlum olduğu dövrdə göstərmişdi. Bu hissəciyin nüvə və elektronlarla qarşılıqlı təsiri çox zəif olduğundan onu aşkar etmək çox çətindir. Belə ki, ilk dəfə onun özü yox, yalnız qarşılıqlı təsirinin izləri məlum olmuşdu. Nüvədən ayrılan hər bir hissəcik kimi o da nüvəyə enerji verməli idi. 1942-ci ildə hələ hissəcik özü kəşf olunmadığı bir dövrdə, belə energetik hadisə berilliumun 7 4Be izotopunun radioaktiv parçalan- masında qeydə alınmışdı. 1953-cü ildə Rayn və Kouen xəbər verilmiş və təsvir olunmuş neytrinonu tapdılar. Bu yeganə şüa- lanma növüdür ki, Yerə Günəşin və ulduzların təkindən gəlir və onlar haqqında məlumat gətirir. 1934-cü ildə Fermi β-parçalanma nəzəriyyəsini irəli sürdü. Bu nəzəriyyəyə görə nüvədə nuklonun parçalanması zamanı elektron e, pozitron e+ , antineytrino e ~ν və neytrino νe yaranır. Neytron protona keçərkən β- -parçalanma baş verir. Protonun neytronla, yaxud neytronun protonla əvəz olunması mak- simum sabitliyə müvafiq olan nisbətləri ilə müqayisədə onlardan hər birinin artıq miqdarına görə sərfəli olduğu halda β- parçalanma yaranır. Bu prosesləri ekvivalent hesab etmək olmaz. Elektron və pozitron yüklü hissəciklər olduqlarına görə müsbət yüklü nüvə ilə müxtəlif qarşılıqlı təsirdə olurlar. Elektronlar nüvə tərəfindən cəzb olunur, pozitronlar isə əksinə itələnir. Beləliklə də β- -par- çalanmanı zəif hərəkətli hissəciklər, β+ -parçalanmanı isə böyük hərəkətli hissəciklər doğurur. Həm də bu parçalanmanın enerjisi nüvənin yükündən asılı olacaq. Orbital tutulma nüvələrin qarşılıqlı təsiri nəzərdə keçirilərkən təqdim olunacaq, nüvələrin öz parçalanmaları isə iki cür olur: β- -parçalanma β+ -parçalanma. β- -parçalanma, yaxud elektron parçalanması proton bolluğu olan nüvələrə məxsusdur və təbii radioaktivlik üçün xarakterikdir n = p + e + e ~ν.