1-мавзу: Ядро физикаси ҳақида тушунча

1-мавзу: Ядро физикаси ҳақида тушунча
Режа:
1. Кириш
2. Ядронинг таркиби ва унинг асосий хусусиятлари

Кириш.
Бугунги кунда атом физикаси кундалик ҳаётимизнинг сезиларли қисмига айланиб бормокда. Табиий ва сунъий тайёрланган радиоактив элементлар (моддалар) нафақат илмий тадқиқотларда, балки медицина ва биологияда диагностика ва даволашда тобора кенгроқ қўлланилмокда, зарядланган зарралар тезлатгичлари эса илмий тадқиқот ишларининг асосий қурилмаларидан бири ҳисобланади.
Ядро энергиясидан фойдаланувчи атом электр иншоатлари ишлаб турибди. Бу илмий ва техникавий тафаккур ютуқлари олдида, атомистика ютуқларини кўриб, беихтиёр буларни ҳаммаси бирданига,тайёргарликсиз пайдо бўлганмикан деб ўйлаб қоласиз. Ваҳоланки, бундай эмас. Аслида эса бошланғич ноаниқ тасаввурлар, абстракт назария ва айтилган фикрларга мос келмаган тажрибалардан амалий натижалар ва техник ютуқларга эришиш учун дунё олимлари икки ёки уч авлодининг ярим асрдан ортиқ бетиним меҳнати зарур бўлди. Олимлар биринчи бўлиб, 1896 йилда француз физиги Беккерель, радиоактивликнинг мавжудлигини кашф қилганда ядро физикасига тааллуқли жараёнларга дуч келдилар. Бироқ, атом ядроси тушунчасининг ўзи эса кейинроқ пайдо бўлади. Радиоактивлик ҳодисасини кузатишларда бир қатор ноаниқликлар бор эди. XIX аср кимё фани учун катта муваффақиятлар даври бўлди. Д.И.Менделеев (1834-1907) бизни ўраб турган оламдаги барча нарсаларни илк бор кимёвий элементларнинг тартибланган тизимига жойлаштирди. Шу давргача маълум бўлмаган элементлар Менделеевнинг даврий қонунидаги қоидаларга асосланиб, кашф қилинди. Кимёгарлар жуда кўп янги органик ва анорганик моддаларни тайёрлашни, синтез қилишни ўрганиб олдилар. А.М.Бутлеров (1828-1886) кашф қилган органик бирикмаларнинг кимёвий тузилиши ҳақидаги назарияси борган сари ривожланиб борди. Бу ишларда кимёвий элементларнинг бошланғич зарраси - атомнинг мавжудлиги асос бўлиб ҳисобланади. Уларнинг турли бирлашмалари натижасида барча турдаги кимёвий бирикмалар ҳосил қилинади. Бошқа томондан, ўша атомистик тасаввур М.В.Ломоносов (1711-1765) давридан бошланиб, физиклар томонидан газларнинг хусусиятлари ва газ қонунларини тушунтиришда қўлланилиб келинар эди. Кейинчапик ривожланган иссиқликнинг механик назарияси ҳам атом тасаввурига асосланар эди ва у жисмнинг исишини шу жисм таркибидаги атомларнинг катта тезликдаги ҳаракати туфайли юзага кслади, деб тушунтирилар эди. Бироқ, XX аср бошларигача физика ва кимё фанидаги бу барча ютуқлар ўзида алоҳида олинган атомнинг хусусиятларини ифодаловчи тажрибалар билан мустаҳкамланмаган эди. Атом ҳақидаги тасаввурлар ҳақиқатдап узоқ булиб, атомлариинг оғирлиги ва ўлчамлари ноаннқлнгича қолган эди. Бир томчи сувнинг кўп сондаги Н₂0 молекулалардан ташкил топганлиги маълум бўлса ҳам аниқ қанча молекуладан иборатлиги маълум эмас эди. Атомларни ҳеч ким алоҳида ҳолда кузатмаган, уларнинг табиати ҳеч кимга маълум эмас эди. Ҳатто алоҳида атомнинг ички тузилиши ҳақидаги саволнинг ўзи ҳали пайдо бўлмаган эди.
Ниҳоят, атом оғирлиги ўлчанди, сони ва улчамлари аниқланди.
Маълумки заряд микдори 1,6-10~¹⁹ Кл ни ташкил этади. Яккаланган (изоляцияланган) холда факат манфий зарядли зарралар, яъни биз хозирги вактда уларни электронлар деб атайдиган зарралар мавжуд булади. Алохида олинган элементар мусбат зарядлар мавжуд булмайди ва улар доимо одатдаги атомлар билан богланган булади. Кейинчалик манфий электрондан ташкари мусбат электрон-позитроннинг мавжудлиги аникланди; атом ичида зарядланган зарралардан ташкдри зарядланмаган элементар зарра - нейтрон нинг булиши аникланди.
Электрон кашф килингандан сунг, тез орада унинг массаси улчанди. Электроннинг массаси мавжуд булган атомларнинг энг енгили хисобланган водород атоми массасидан 1840 марта кичик эканлиги тажрибада аникланган. Шундай килиб атом ичида бир хил микдорда мусбат ва манфий зарядлар булади. Унда манфий зарядлар эркин харакатлана олади, мусбатлари эса атомнинг асосий массасини ташкил килади.

Ядронинг таркиби ва унинг асосий хусусиятлари
Атомнинг ядро моделига биноан атом мусбат зарядланган жуда кичик улчамли (10^-13 см) атомнинг марказидан урин олган ядродан на ядро атрофида кобикдарга группалашиб, 10⁸ см радиусли сферани тулдириб харакатланадиган манфий зарядлапган электронлардан иборат.
Барча ядролар эса элементар зарралар деб аталувчи протонмар ва нейтронлардан ташкил топган. Бу зарралар нуклонлар деб ном олган. Ядродаги протонлар сони Z атом кобигидаги электронлар сонига ва Менделеев жадвалидаги элементнинг тартиб номерига тенг булади. Ядродаги протонлар ва нейтронларнинг умумий сони А билан белгиланади ва у масса сони деб аталади. Бундан келиб чикадики, ядродаги нейтронлар сони N=A-Z булади.
Масалан, А1 нинг масса сони 27 га, Менделеев жадвалидаги тартиб номери 13 га тенг.
Бундан келиб чикдики, А1 ядроси 13 та протондан ва 27-13=14 та нейтрондан иборат.
Барча ядролар учун N>Z (₁Н¹, ₂Не³ бундан истисно). Менделеев даврий системасининг биринчи ярмида жойлашган енгил ядролар учун N/Z1. Даврий системанинг охирида жойлашган элемент атомларининг ядроларида протонларга нисбатан нейтронлар куп. Улар учун N/Z1,6.
Турли ядроларни белгилаш учун махсус символика кулланилади: Кимёвий элемент ядроси берилган Z ва А оркали _z^AX ва _ZX^A деб белгиланади (биз келажакда _ZX^A куринишдаги белгидан купрок фойдаланамиз), бу ерда X - элемент символи. Масалан, ₁₃А1²⁷ алюминий ядросини ифодалайди.