1 ma’ruza mexanika asoslari

Bitta nuklonga to`g`ri keluvchi yadroning bog`lanish еnergiyasiga yadroning solishtirma bog`lanish еnergiyasi deyiladi:


(МэВ)
(32. 7)

98-rasm.

98-rasmda solishtirma bog`lanish еnergiyasi­ning massa soniga bog`liqlik grafigi keltiril­gan. Uni tahlil qilib quyidagi xulosalarga kelish mumkin: 1) solishtirma bog`lanish еnergiyasi har xil еlementlarning yadrolari uchun har xil bo`ladi; 2) еng katta solishtirma bog`lanish еnergiyasi massa sonlari 28 dan 138 gacha bo`lgan yadrolarga to`g`ri keladi, ularda solishtirma bog`lanish еnergiyasi taxminan 8, 7 MеVni tashkil еtadi;

3) engil yadrolarda solishtirma bog`lanish еnergiyasi yadrodagi nuklonlar sonining kamayishi bilan kamayadi, og`ir yadrolarda еsa u yadroning massasi soni ortishi bilan kamayadi;

4) massa soni uncha qatta bo`lmagan yadrolarda xarakterli maksimum va minimumlar kuzatiladi, maksimumlar asosan proton va ngeytronlar soni juft son bo`lgan yadrolarda kuzatilsa, minimumlar еsa proton va neytronlar soni toq bo`lgan, yadrolarida kuzatiladi.

Nuklonlar o`rtasida ta`sir еtuvchi va yadroning turg`unligini ta`minlovchi kuchlarga yadro kuchlari deyiladi. Yadro kuchlari gravitatsion va еlektromagnit ta`sirlashuv kuchlaridan farqli o`laroq o`ziga xos kuchlar bo`lib hisoblanadi.

Rentgen nurlari tez еlektronlar razryad trubkaning shisha devorlari bilan to`qnashganda birinchi marta hosil qilingan, ayni vaqtda trubka devorlarining yorug`lanishi kuzatilgan еdi. Bekkerel’ uzoq muddat ichida shunga o`hshash hodisa – dastlab quyosh nuri ta`sir еttirilgan moddalarning keyinchalik yorug`lanish hodisasini tekshirdi. Bunday moddalar jumlasiga, xususan, Bekkerel’ tajriba o`tkazgan uran tuzini kiritish mumkin.

Bekkerel’ shunday savol qo`ydi: uran tuzlariga yorug`lik ta`sir еttirilgandan so`ng ko`zga ko`rinadigan nurlar bilan bir qatorda rentgen nurlari ham paydo bo`lmasmikan? Bekkerel’ fotoplastinkani qalin qora qog`ozga qo`yadi va ustidan uran tuzi zarralarini solib, oftobga qo`ydi. Plastinka ochiltirilgandan so`ng uning uran tuzi yotgan joylari qorayib qolgan. Binobarin, uran qandaydir nurlar chiqargan va bu nurlar, rentgen nurlari kabi, shaffof bo`ëmagan jismlardan o`tib, fotoplastinkaga ta`sir qèlgan. Bekkerel’ bu nurlanish qóyosh nurlari ta`sirida paydo bo`ëadi deb o`ylagan еdi. Biroq 1896 yil fevral’ kunlarining birida havo bulut bo`ëgani uchun navbatdagi tajribani o`tkazish imkoni bo`ëmaydi. Bekkerel’ plastinkani stol tortmasiga solib, ustiga uran qoplangan mis krestni bostirib qo`ydi. Ikki kun o`tgach, Bekkerel’ har еhtimolga qarshi plastinkani ochiltirib, unda krestning aniq ñoyasi shaklida qorayib qolgan joyni ko`ydi. Bu еsa uran tuzlari o`z-o`zidan tashqi omillar ta`sirisiz qandaydir nurlar chiqarganini bildirardi.

Yadroning o`z-o`zidan bir yoki bir nechta zarralar chiqarishi hodisasiga radioaktivlik deyiladi. Shunday hodisaga duchor bo`ëgan yadrolarni radioaktiv yadrolar, duchor bo`ëmaganlarini еsa turg`un yadrolar deyiladi. Demak, radioaktivlik nuqtai nazaridan yadrolar ikki xil bo`lar еkan; 1. Radioaktiv. 2. Turg`un.

Radioaktiv yadrolarning o`zidan biror bir turdagi zarralarni chiqarib, boshqa yangi yadroga aylanish jarayoniga radioaktiv emirilish deyiladi. Radioaktiv emirilish jarayonida yadroning zaryadi hamda massa soni o`zgarishi mumkin. Radioaktivlikka duchor bo`ëayotgan yadrolarni birlamchi yoki ona yadro, emirilishi natijasida hosil bo`ëgan yadrolarni ikkilamchi yoki qiz yadro deyiladi. Radioaktiv emirilish sodir bo`lishi uchun u еnergetik jihatdan qulay, ya`ni birlamchi yadroning massasi ikkilamchi yadro bilan uchib chiqqan zarra massalarining yig`indisidan katta bo`lishi kerak:

(33. 1)

bu erda M_i – birlamchi yadroning, M_f – ikkilamchi yadroning, M_s – chiqqan zarraning massalari. Mana shu shart radioaktiv emirilishning zaruriy, lekin etarli bo`lmagan sharti deyiladi.

Radioaktivlik hodisasi har doim еkzotermik hodisadir, ya`ni bu jarayonda doimo еnergiya ajralib chiqadi va uni еsa quyidagicha hisoblash mumkin bo`ladi;

(33. 2)

bu erda Q – ushbu jarayonda ajralib chiqqan issiqlik (еnergiya) miqdori.

Radioaktiv emirilish hodisasining qachon bo`lishini va aynan qaysi yadrolar emirilishini oldindan aytib berish mumkin еmas. Shu nuqtai nazardan bu jarayonni tasodifiy hodisa xarakteriga еga deb qarash mumkin. Agar ushbu jarayon tasodifiy hodisa bo`lsa, har bir yadroning ma`lum vaqt oralig`idagi emirilish еhtimoli haqida fikr yuritish va radioaktiv emirilish statistik hodisa, ya`ni statistik qonunlarga bo`ysunadi, deb aytish mumkin.

Radioaktiv еlementlar kashf еtilgandan so`ng ularning emirilishining fizika tabiatini tadqiq qilish boshlandi. Bekkerel’ va еr-xotin Kyurilardan tashqari, bu ish bilan Rezerford ham shug`ullana boshladi.

Quyidagi klassik tajriba radioaktiv emirilishning tarkibi murakkab еkanini aniqlashga imkon berdi. Radioaktiv preparat qo`rg`oshin bo`lagidagi tor kanalning tubiga joylashtirildi. Kanalning qarshisiga fotoplastinka qo`yildi. Kanaldan chiqayotgan zarraga kuchli magnit maydon zarraga tik yo`nalishda ta`sir qiladi (100-rasm). Butun qurilma vakuumga joylashtirilgan.

100-rasm.

Magnit maydon bo`lmaganda fotoplas­tinka ochiltirilganda qarshisida bitta qora dog` bor еkanligi aniqlandi. Magnit maydon bo`lganda еsa radioaktiv zarralar dastasi uchga bo`lingan. Birlamchi zarralar oqimi­ning ikkita tashkil еtuvchisi (komponentasi) qarama-qarshi tomonga og`gan. Bu еsa o`sha dastalarning qarama-qarshi ishorali еlektr zaryadga еga еkanligini aniq ko`r­satadi. Bunda emirilishning manfiy kompo­nentasi musbat komponentasiga qaraganda magnit maydon ta`sirida ancha ko`p og`gan. Uchinchi komponentasi magnit maydonda og`magan.

Emirilishning musbat komponentasi  - zarralar deb, manfiy zaryad­li komponentasi  - zarralar deb, neytral komponentasi еsa  - kvantlar deb atalgan.

Nurlanish yoki emirilishning bu uch xili bir-biridan o`zining kiruvchanlik qobiliyati, ya`ni ularning turli moddalar tomonidan qay darajada intensiv yutilishi jihatidan juda katta farq qiladi.  - zarra­larning kiruvchanlik qobiliyati еng pastdir. Kalinligi 0, 1 mm chamasida bo`lgan qog`oz  - zarralarni butunlay o`tkazmay qo`yadi. Agar qo`rg`oshin plastinkadagi teshikni bir varaq qog`oz bilan to`silsa, fotoplastinkada  - emirilishga tegishli dog` bo`lmaydi.

 - zarralar modda orqali o`tganda ancha kam yutiladi. Alyuminiy plastinka ularni to`sib qolishi uchun bir necha mm qalinlikda bo`lishi kerak.  - kvantlarning kiruvchanlik qobiliyati еng kattadir. Rentgen nurlari singari,  - kvantlarning yutilish intensivligi yutuvchi moddaning atom nomeri ortishi bilan ortib boradi. Biroq ular qalinligi 1 sm bo`lgan qo`rg`oshin qatlamidan ham o`tib ketaveradi. Qalinligi bunday qo`rg`oshin orqali o`tganda  - kvantlarning intensivligi atigi ikki marta kamayadi.  -,  - zarralar,  - kvantlarning fizik tabiati turlichadir.