|
§ 10.2. Radioaktivlik, uning turlari va asosiy qonunlari
Radioaktivlik deb turg‟un bo‟lmagan yadrolarning o‟zidan boshqa yadrolar
yoki elementar zarrachalar chiqarib yemirilishiga aytiladi. Buning xarakterli
tomonlardan biri reaksiyaning o‟z-o‟zidan bo‟lishidir. Radioaktivlik ikki turga
bo‟linadi: tabiiy va sun‟iy. Tabiiy radioaktivlikni 1896 yilda fransuz fizigi
Bekkerel uranda aniqlagan, keyinchalik bu xususiyat boshqa og‟ir yadroli
elementlar- aktiniy, toriy, poloniy, radiyga ham xos ekanligi aniqlandi. Poloniy
va radiy nurlanishini 1898-yili Per va Mariya Kyurilar ochgan. Sun‟iy
radioaktivlik esa yadro reaksiyalari paytidagi nurlanishlardir.
MeV
374
Tabiiy va sun‟iy radioaktivlikda prinsipial farq yo‟q. Bular uchun umumiy
qonuniyatlar o‟rinlidir. Radioaktiv nurlanishlar o‟z tabiatiga qarab murakkabdir.
Nurlanishlarning uchta turi mavjud, ya‟ni alfa, betta, gamma nurlanishlar.
Alfa nurlanishlarda yadro alfa zarrachalar chiqarib boshqa yadroga
aylanadi. Buni quyidagi ko‟rinishda tasvirlash mumkin.
4
2
4
2
A
Z
A
Z
(10.7)
X-onalik yadro, Y-bolalik yadro.
Uranning toriyga aylanishini quyidagicha ifodalash mumkin.
4
2
231
90
235
92
Th
U
(10.8)
Ona yadro massasi bola yadro va
zarralar massasidan katta bo‟ladi
(demak, energiyalari ham katta). Bu energiyalar farqi alfa zarracha va bola
yadro kinetik energiyasiga teng bo‟ladi. Reaksiyadan so‟ng bola yadro normal
va uyg‟ongan holda ham bo‟lishi mumkin.
-zarralar elektr va magnit
maydonlarida og‟adi.
-zarracha zaryadi +2e ga, massa soni 4 ga teng. Alfa
zarrachalar radioaktiv moddalardan 10000-20000 km/s tezlik bilan uchib
chiqadi. Bu esa 4-9 MeV kinetik energiyaga tengdir. Alfa zarrachalar
moddadan o‟tganda ularga o‟z maydoni bilan ta‟sir qilib ionlashtiradi va ikkita
elektron qo‟shib olib neytral geliy atomiga aylanadi. Alfa zarraning havoda
o‟tish yo‟li 3-9 sm va ionlashtirish qobiliyati 250000 juft ionga teng. Alfa
zarrachalar qalinligi 0,06 mm bo‟lgan alyuminiy qatlamida yoki 0,12 mm
bo‟lgan biologik to‟qima qatlamida to‟la yutiladi.
Betta yemirilish – bu yadro ichida neytron va protonlarning o‟zaro
aylanishiga aytiladi. Buning uch xil turi mavjud.
Yelektron yoki betta emirilishda yadrodan betta-zaracha (elektron) uchib
chiqadi va spektri tutash bo‟ladi. Bu esa yadroning diskret energetik holatlardan
tashkil topganligi to‟g‟risida tasavvurlarga to‟g‟ri kelmaydi. Shuning uchun
375
1932 yilda Pauli bu holda betta zarrachalar bilan kichik massali boshqa
zarrachalar ham chiqadi degan gipotezani aytdi. Bu zarrani Fermi neytrino deb
atadi. Keyinchalik aniqlanishicha, neytrino betta plyus emirilishida hosil bo‟lar
ekan. Beta minus emirilishda esa antineytrino hosil bo‟lar ekan.
Betta minus emirilish sxemasi quydagicha tasvirlanadi.
~
0
1
1
A
Z
A
Z
(10.9)
Masalan: tritiyning geliyga aylanishi
~
0
1
3
2
3
1
He
H
bunda
~
-antineytrino
Betta emirilish yadro ichida neytronning protonga aylanishida ham hosil
bo‟ladi
Pozitronli yoki betta + emirilish sxemasi quyidagicha tasvirlanadi:
0
1
1
A
Z
A
Z
(10.10)
Yadroda protonning neytronga aylanishi ham beta+ emirilishga kiradi,
0
1
1
0
1
1
n
P
(10.11)
Bunda yadro birorta ichki elektronni qabul qilib atomdagi uning protonini
neytronga o‟tkazadi.
n
1
0
0
1
1
1
(10.12)
- zarrachalar massasi
- zarrachalarnikidan - 7350 marta kichik,
o‟rtacha tezligi 160000 km/s energiyasi 0,001-10 meV oralig‟ida. Shuning
uchun bularning ionlashtirish qobiliyati
zarrachalarnikidan 100 marta kichik.
Moddadan o‟tish masofasi esa shuncha kattadir. Masalan, havoda 40 metrgacha
alyuminiyda 2 sm va biologik to‟qimada 6 sm gacha kiradi.
376
- nurlanish – chastotasi juda katta (10
20
Gs), to‟lqin uzunligi esa juda
kichik (10
-12
m) bo‟lgan fotonlar oqimidan iborat bo‟lib, energiyasi 1 meV
atrofida.
-nurlar eng qattiq elektromagnit nurlar bo‟lib, rentgen nurlariga
o‟xshash. Zaryadi yo‟q, tezligi 300000 km/s ga teng. Kristalldan o‟tganda
difraksiyalanadi.
- nurlar atom yadrosidan chiqadi.
- nurlar ionlashtirish
qobiliyati kichik, u havoda 100 ta (1sm da 1-2 ga juft) ion hosil qiladi. O‟tish
qobiliyati katta, havoda yuzlab metr, 5 sm qo‟rg‟oshindan va kishi tanasidan
bemalol o‟tadi. Radioaktiv nurlanish atomlarning elektron qobiqlaridan emas,
balki atom yadrosidan chiqadi.
Radioaktiv nurlanish statistik hodisa bo‟lib, berilgan nostabil yadro qachon
emirilishini aytish qiyin. Faqat ehtimolligini aytish mumkin. Juda ko‟p yadrolar
uchun emirilmagan yadrolarning vaqtga bog‟liqligini ifodalovchi statistik
qonunni chiqarish mumkin. Agar dt vaqt ichida dN ta yadro emirilsa, u holda
quyidagini yozish mumkin:
dN= -λN dt (10.13)
λ- emirilish doimiysi turli yadrolar uchun turlichadir.
“-“ har doim dN<0 ekanligini, ya‟ni emirilganda radioaktiv moddalar doim
kamayib borishini ko‟rsatadi. (10.13) formulani integrallab quyidagini olamiz.
N=N
0
e
-λt
(10.14)
Bunda
0
N
yadrolarning boshlang‟ich soni,
N
qolgan yadrolar soni.
Bu radioaktiv emirilishning asosiy qonunidir. Amalda λ o‟rniga yarim
emirilish davri qo‟llaniladi.
Yadrolarning yarmi emirilishi uchun ketgan vaqtga yarim emirilish davri
deyiladi. λ va T orasidagi bog‟lanishni topish uchun (10.14) da N=N
0
/2
t/T
deb
olamiz. U holda N
0
/2=N
0
e
-λT
yoki 1/2=e
λT
buni logarifmlasak T=
n2/T=0,69/λ
377
Radioaktiv moddalar bilan ishlaganda ulardan 1 sekundda chiqadigan
zarralar va
- fotonlar sonini bilish zarur. Bu son emirilish tezligiga
proporsional bo‟lib, aktivlik deyiladi.
A= –dN⁄dt (10.15)
(10.14) va (10.15) ga asosan A=dN⁄dt =λN=λN
0
e
–λe
=N/
n
2 bo‟ladi.
Aktivlik vaqtga qarab eksponensial qonun bo‟yicha kamayib boradi.
Aktivlik birligi Bekkerel (Bk) qabul qilingan.
1Bk deb, 1 sekundda 1ta emirilish bo‟ladigan manbaning aktivligidir
.
Tizimdan tashqari va ko‟p ishlatiladigan aktivlik birligi Kyuri (Ku).
1 Ku (kyuri) =
1
10
10
10
7
3
10
7
,
3
s
б
Bk
Yana boshqa birlik ham mavjud.
1Rf (rezerford)=10
6
Bk. 1Rf=1/37000 Ku.
Radioaktiv manba birlik massasining aktivligini xarakterlash uchun -
solishtirma massa aktivligi kiritilgan (Bk/kg)
Do'stlaringiz bilan baham: |
