Yadro fizikasi va uning rivojlanish xronologiyasi. Yadro tarkibi. Izotop, izobar, izoton, izomer yadrolar

11- MA’RUZA
YADRO FIZIKASI VA UNING RIVOJLANISH XRONOLOGIYASI.
YADRO TARKIBI. IZOTOP, IZOBAR, IZOTON, IZOMER YADROLAR.
Atom markazida og’ir musbat zaryadli yadroning mavjudligini 1906 –
1912 yillarda Rezerford
va uning xodimlari
α
- zarraning yupqa oltin va
boshqa metallar qatlamidan o’tishini o’rganish jarayonida kashf qiladilar.
Rezerford tajribasiga ko’ra bir necha MeV energiyali
α
- zarralar yupqa
metal qatlamidan o’tayotganida ba’zi birlari
katta burchak ostida orqaga
sochiladi, ko’p qismi esa ta’sirlashmay o’tib ketadi. Masalan, 1,8 •109 sm/ s
tezlikka ega bo’lgan
α
- zarralar 6 •105 sm qalinlikdagi oltin qatlamidan
o’tganda o’rtacha har 20 000 tadan bittasigina o’z yo’nalishini o’zgartirib
900 burchakka sochilgan. Bu natijadan Rezerford, atomning massasi tekis
taqsimlanmagan bo’lib, balki uning asosiy qismi atom markazida joylashgan
og’ir yadroda degan ﬁkrga keladi. Agar biz
α
-
zarra bilan yadro
o’rtasidagi elektrostatik ta’sirni hisobga olsak E = 5 MeV energiyali
α
-
zarra yadroga R = 2 •10-12 sm masofagagina yaqinlashadi ya’ni shu
energiyali
α
-zarralar uchun elektrostatik ta’sir o’rinli bo’lib, bundan
quyidagi xulosalarni chiqarish mumkin a) Yadroning o’lchamlari atom
o’lchamlaridan qariyib 104 marta kichik; b) Yadroni o’ta jipsligini
ta’minlovchi yadro kuchlarining ta’sir radiusi juda kichkina bo’lib ular 2
•10-12 smdan ham kichikdir; c) Yadro ham atom kabi kvant mexanikasi
qonunlariga bo’ysinadi va diskret spektrlarga ega;
Atom yadrosi hossalarini
tarfsiﬂovchi ﬁzik kattaliklarni odatda yadrolar uchun ta’luqli bo’lgan statik
va qo’zg’algan yadrolarda hamda yemirilish va reaksiya jarayonlarida
namoyon bo’luvchi dinamik kattaliklarga ajratish mumkin.
Yadroning asosiy statik kattaliklari quyidagilar:
a) Yadro tarkibini tafsiﬂovchi kattalik; atom soni
A;
b) Mexanik
kattaliklar; bog’lanish energiyasi
Е
bog , spini va haqiqiy kvant
mexanik kattalik bo’lgan juftlik.
c) Yadro shakli va o’lchamini tafsiﬂovchi kattaliklar; nosferiklik
δ
R/R va
yadro radiusi
R.
102
d) Yadroning elektromagnit xossalarini tafsiﬂovchi kattaliklar; elektr
zaryadining taqsimlanishi, o’rtacha radiusi
Re , dipol magniti momenti
µ ,
elektr kvadrupol momenti
Q.
e) Yadrolar bo’ysinadigan statistika. Atom yadrosi proton ( p ) va neytron
(N) lardan iborat elementar zarralardan tashkil topgan.
Protonning massasi Mp = 1, 67239•1024 g ga, neytronning massasi esa
Mn = 1, 67470•1024 g ga teng. Protonning zaryadi musbat bo’lib, bitta
elektronning zaryadiga qiymat jihatidan teng va ishorasi qarama – qarshidir.
Neytron esa zaryadsiz zarrachadir. Proton va neytron o’zaro kuchli yadro
kuchlari orqali ta’sirlashadi va shu ta’sirlashuv natijasida har – xil
yadrolarni tashkil qiladi. Proton va neytronlarning kuchli ta’sirga nisbatan
xususiyatlari aynan bir xil, faqat ular bir –
biridan juda oz miqdorda
massasi bilangina farq qiladi. Shuning uchun yadro ﬁzikasida bu ikki zarrani
bir zarra, ya’ni nuklonning ikki holati deb qaraladi. Nuklon deganda biz
proton va neytronni tushunamiz. Atom elektr zaryadi nol bo’lgan neytral
zarra, shuning uchun yadrodagi musbat zaryadlar soni ya’ni protonlar soni
atomdagi elektronlar soniga teng bo’ladi. Yadrodagi nuklonlarning umumiy
soni A bilan belgilanadi.
A = Z+N (1)
Yadroni belgilashda
ZXA ko’rinishidagi yozuvdan foydalaniladi, bunda
- X kimyoviy elemetning belgisi. Masalan,
4Be9 deganda Z= 4, A = 9
bo’lgan Bereliy yadrosi tushuniladi. Neytron
va proton elektr zaryadidan
boshqa yana barion zaryadiga ham ega bo’lib, u proton uchun ham neytron
uchun ham birga teng, ya’ni
Bp = Bn = 1. Yadroning barion zaryadi odatda
ularning tarkibidagi nuklonlarning to’la soniga teng bo’ladi. Tarkibidagi
proton va neytronlarning soniga qarab yadrolar izotop, izobar, izoton, va
“ko’zgu” yadrolar deb ataluvchi sinﬂarga ajratiladi. Protonlari soni bir xil
ammo har xil massa soniga ega bo’lgan atom yadrolari izotoplar deb ataladi.
Masalan, tabiatda kislorodning uchta 8O16, 8O17, 8O18 turg’un izotoplari,
103
kremniyning ham uchta 14Si28, 14Si29, 14Si30 turg’un izotoplari uchraydi
va hakazo. Massa soni bir xil bo’lgan ammo protonlar soni har xil bo’lgan
atom yadrolari izobar yadrolar deyiladi. Masalan, 1H3, 2H3 , 3Li7, 4Be7 va
hakazo. Bir xil neytronlar soniga ega bo’lgan har xil Z li yadrolar izotonlar
deyiladi. Masalan 1H2 , 2H3, 2He4 , 3Li5 va hakazo.
Bir xil massa
sonlariga va bir xil Z ga ega bo’lishlariga qaramay radioaktiv xususiyatlari
bilan bir – biridan farq qiluchi yadrolar izomer yadrolarga misol bo’ladi.
Izomerlar – bu aynan bir turdagi, lekin turli energetik holatlarda bo’lgan
yadrolardir. Bitta protoni neytron bilan almashgan yoki aksincha bitta
neytroni proton bilan almashtirilgan yadrolar “ko’zgu” yadrolar deb ataladi