Масса сони 50-60 бўлган ядролар энергетик жиҳатдан қулай бўлгани сабабли, бундай савол туғилади

Масса сони 50—60 бўлган ядролар энергетик жиҳатдан қулай бўлгани сабабли, бундай савол туғилади: А масса сони бошкача булган ядролар нима учун барқарор бўлади? Бунинг жавоби куйидагича. Оғир ядро бир нечта бўлакка бўлиниши учун энергияси ядронинг асосий ҳолати энергиясидан катта бўлган бир нечта оралиқ ҳолатлардан ўтиши керак. Демак, бўлиниш процесси юз бериши учун ядрога кўшимча энергия (активация энергияси) талаб килинади. Бу энергия бўлинишда боғланиш энергияси ўзгариши ҳисобига ажраладиган энергияга кўшилиб, қайтиб берилади. Одатдаги шароитларда ядро активация энергиясини ҳеч каердан ололмайди, натижада оғир ядролар спонтан равишда бўлинмайди. Оғир ядрога активация энергиясини ядронинг ўзи ютган кўшимча нейтрон бериши мумкин. Уран ёки плутоний ядроларининг улар ютган нейтронлар таъсирида бўлиниши ядро реакторлари ва одатдаги атом бомбасининг ишлашига асос қилиб олинган.
Енгил ядролар кўшилиб битта ядро ҳосил қилиши учун ядролар бнр-бирига ниҳоятда якин масофага ( 10'¹³ см) келиши керак. Ядроларнинг бундай яқин келишига улар орасидаги электр итаришиш кучлари (Кулон кучлари) тўсқинлик қилади. Бу кучни енгиши учун ядролар тахминан бир неча юз миллион градус температурага мос катта тезлик билан ҳаракатланиши керак. Шунинг учун енгил ядролар синтези про­цесси термоядро реакцияси дейилади. Термоядро реакциялари Куёш ва юлдузлар ичида содир булади. Ерда фақат водород бомбаси портлаганда юз берадиган бошқарилмас тер­моядро реакцияларини амалга оширишга муваффак бўлинган.


89-§. Ядро кучларининг табиати

Ядрода нуклонларнинг боғланиш энергияси улкан булиши нуклонлар орасида интенсив узаро таъсир борлигидан далолат беради. Бу узаро таъсир тортишиш характерига эга. Тортишиш кучлари нуклонларни протонлар орасида кучли электростатик итаришиш булишига карамасдан бир-биридан 10^-13 см масо- фада ушлаб туради. Нуклонларнинг ядро ичидаги узаро таъсири кучли узаро таъсир деб аталди. Уни ядро кучлари майдони ёрдамида тавсифлаш мумкин. Бу кучларнинг узига хос томонларини санаб чикамиз.

1. 
   Ядро кучлари киска масофада таъсир курсатадиган куч- лардир; нуклонлар орасидаги масофа 2 10^-13см дан ортганда уларнинг таъсири сезилмайди. Нуклонлар орасидаги масофа
   

1 10^-13см дан кичик бўлганда улар тортишиш ўрнига ита- ришишади.

2. 
   Кучли ўзаро таъсир муклонлар зарядига боғлик эмас. Икки протон, протон билан нейтрон, иккита нейтрон орасида таъсир қилувчи ядро кучлари катталиги жиҳатдан бир хил
   

булади. Бу хосса ядро кучларининг заряддан мустақиллиги дейилади.

3. 
   Ядро кучлари узаро таъсирлашувчи нуклонлар спинлари* нинг бир-бирига нисбатан жойлашишига боглик. Масалан, нейтрон билан протоннинг спинлари бир-бирига параллел бул- гандагина улар дейтон косил килиб бирга гуради.
   
4. 
   Ядро кучлари туйиниш хоссасига эга (яъни ядродаги кар бир нуклон чекли сондаги нуклонлар билан узаро таъсир ки­ла олади). Бу хоссанинг мавжудлиги бигта нуклонга тугри ке- ладиган богланиш энергияси дан бошлаб камма ядролар учун тахминан бир хил эканлигидан келиб чиқади. Бундан ташкари, ядро кучларининг туйинишини ядро кажмининг уни ташкил килувчи нуклонлар сонига пропорционаллиги кам кур- сатади [қ. (87.6)].
   

Хозирги замон тасаввурларига кура, кучли узаро таъсир нуклонларнинг мезонлар деб аталувчи виртуал зарралар айир- бошлаши туфайли косил булади. Бу процесснинг мокиятини тушуниб олиш учун аввал Кулон узаро таъсири квант электро- динамикаси нуктаи назаридан кандай булишини караб чика- миз.
Зарядли зарралар электромагнигик майдон воситасида уза­ро таъсир килишади. Биз биламизки, бу майдонни энергия квантлари—фотонлар туплами деб тасаввур килиш мумкин. Кванг электродинамикаси тасаввурларига кура, зарядли икки зарра, масалан, икки электрон орасидаги узаро гаъсир процес- си фотонлар алмашишдан иборагдир. Х^аР бир зарра узлуксиз равишда фотонлар чикариб ва ютиб, уз атрофида майдон ко­сил килади. Майдоннинг бошка заррага гаъсири биринчи зарра чикарган фотонлардан бирини уша зарра ютиши натижасида намоён булади. Узаро таъсирнинг бундай тавсифини айнан ту- шуниш керак эмас. Узаро таъспрда иштирок этадиган фотон­лар одагдаги реал фотонлар булчасдан, балки виртуал (бу- лиши мумкин булган) фотонлардир. Мавжуд булиши вактида аницлаш мумкин булмаган зарралар квант механикасида вир­туал зарралар дейилади. Шу маънода виртуал зарраларни фа- разий зарралар деб аташ мумкин. „Виртуал“ деган терминнинг маъносини тушунтириш учун тинч турган электронни караб чикамиз. Бу электроннинг атроф фазода майдон косил килиш процессини куйидаги тенглама билан ифодалаш мумкин:
(89.1)
Фотон билан электроннинг энергиялари йигиндиси тинч ко- латдаги электрон энергиясидан катта. Демак, (89.1) тенглама билан ифодаланадиган процессда энергиянинг сакланиш кону- ни бузилади. Бирок виртуал фотон учун конун бузилгандай булиб туюлади. Квант механикасига биноан, вақт мавжуд

бўладиган холат энергияси куйидаги ноаниклик мупосабатини Каноатлантирувчи аницликда топилади'»:
(89 2)
Бу муносабатдан шундай фикр чикадики, система энергияси (89.2) шартдан аникланувчи кийматдан ошмайдиган вақт давомида Е кийматга узгариши мумкин Шундай килиб, элек­трон чикарган виртуал фотонни шу электроннипг узи ёки бошка электрон = h/ вакт утгунча ютиб улгурса (бунда = ), у холда энергиянинг сакланиш конуни бузилганини сезиб булмайди.
Агар электронга кушимча энергия берилса (масалан, элек­трон бошка электрон билап тукнашганда кушимча энергия олиши мумкин), виртуал фотон эмас, балки чексиз узок яшай оладиган реал фотон чикиши мумкин.
вақт ичида виртуал фотон бир-биридан

масофада жойлашган икки нукта орасида узаро таъсир узатиши мумкин.
Фотоннинг = энергияси истаганча кичик булиши мум­кин (® частота 0 дан оо гача узгаради) Шунинг учун элек­тромагнитик кучларнинг гаъсир доираси радиуси чексиздир. Агар узаро таъсирлашувчи электронлао орасида алмашинувчи зарраларнинг тинчликдаги т₀ массаси нолдан фаркли бўлганда эди, у холда тегишли кучларнинг таъсир доираси радиуси

1. 
   Бу муносабатдан 79-§ да фойдалангдн эдик.
   

200—300 марта катта бўлган ва ҳозирча аниманма! ан зарра- лар мавжуд, электромагнитик узаро таъсир фотонлар воситасида узатилгани каби, ядрода буладиган узаро таъсир худди уша номаълум зарралар воситасида узатилади. Юкава бу гипотетик зарраларни огир фотонлар деб атади. Бу зарралар массаси катталиги жнзатидан электронлар билан нуклонлар уртасида булгани сабабли, кейинчалик улар мезонлар деб аталди (грекча [йзо- урта дегани).
1936 йилда Андерсон ва Неддермейер космик нурларда тинчликдаги массаси 207 m_е бўлган зарралар борлигини аниқ- ладилар. Дастлаб -мезонлар ёки мюонлар деб аталган бу зарралар Юкава айтган ўзаро таъсир элтувчиларидир, деб фараз қилинди. Бироқ кейинчалик -мезонларнинг нуклонлар билан бўладиган ўзаро таъсири заиф эканлиги аниқ бўлди. Шунинг учун улар ядрода бўладиган ўзаро таъсир элтувчиси бўла олмайди. Факат 1947 йилдагина Оккиалини ва Поуэлл космик нурларда Юкава томонидан 12 йил муқаддам айтилган ядровий кучлар элтувчиси ролини бажарувчи яна бир хил мезонларни кашф қилдилар. Булар -мезонлар ёки п и о н л а р деб аталди.
Мусбат ( +), манфий ( -) ва нейтрал ( ⁰) nиоадан булади. + ва - мезонлар заряди элементар е зарядга тенг. Зарядли пионлар массаси бир хил булиб, 273mе га тенг (140 Мэв), °- мезон массаси 264mе га (135 Мэв) тенг. Зарядли мезонларнинг ҳам, нейтрал мезонларнинг ҳам спини нолга тенг (5= 0). Учала зарра зам бекарор. ⁺- ва ^--мезонларнинг яшаш даври 2,55- 8 сек, °-мезонники эса 2,1 • сек. Зарядли пионларнинг кўп қисми (ўрта ҳисобда 99,97%) куйидаги схема буйича парчаланади:

8лектнон па нейтрино билан бин°aлауда доптинлан груп- пакини досил ундади (шунннг учун „ р^--мр(^н“ термини анни- га „мюон" тенмннидан фо^ала^н магкул). Мюонлар эдемрр-

тар е зарядга тенг булган мусбат ( +) ёки манфий ( -) зарядга эга(нейтрал мюон йўқ). Мюоннинг массаси 207 mе га (106 Мэв), спини яримга (s= 1/2) тенг. Мюонлар -мезонлар каби беқарор бўлиб, куйидаги схема буйича парчаланади:

Иккала мюоннинг яшаш даври бир хил бўлиб, 2.22 10^-6 сек га тенг.
Энди нуклонлар орасида бўладиган алмашиш ўзаро таъси- рини кўриб чиқамиз. (89 1) га ўхшаган

виртуал процесслар натижасида нуклон ядровий кучлар май- донини ^осил килувчи виртуал -мезонлар бўлути билан ўралган бўлади. Бу мезонларни бошқа нуклон ютиши натижасида нуклонлар орасида куйилаги схемалардан бири буйича содир бўлувчи кучли ўзаро таъсир вужудга келади.



Протон виртуал ⁺-мезон чицариб, нейтронга айланади. Ме- зонни нейтрон ютиб, натижада протонга айланади. Сўнгра худди шундай процесс тескари йуналишда юз беради (250-а расм).


Ўзаро таъсир қилишувчи нуклонларнинг ҳар бири маълум вақт давомида зарядланган ҳолатда, қолган вақтда нейтрал ҳолатда бўлади.
Нуклонлар -мезон алмаштиради (250- в расм).
Бу уч лроцессдан биринчиси нейтронларнинг протонларда сочилиши оркали эксперимента тасдикланди. Нейтронлар дастаси водороддан угганда дастада протонлар пайдо булади, бу протонлардан купчидигининг энергияси ва ^аракат йуналиши тушаётган нейтронларнинг энергияси ва заракат йуналиши билан бир хил булади. Деярли ^аракатсиз булган нейтронларнинг бунга мос сони нишондан аникланади. Бунчалик куп нейтронларнинг заммаси уз импульсини аввал тинч турган протонлар билан тугрима-тугри тукнашиш натижасида протонларга бериши мумкин эмас. Шунинг учун нейтронларнинг бир кисми

90-§. Радиоактиник

Бецарор хумуятуо элемент узодоплаеинигг элементар зар- ралар ёки ядролар чицариб уз-узидан бошка элемент изото- пига а0лагушу е^aДУоактивлук дейилади. Бугдай а0лагиш- лаег.ииг асосуOлару цаторига цуйудагулае ^ради: 1) а-ееиеу- лиш, 2) е-eмyрулииI (шу жуеладаг, /Отутиш), 3) протонли р^а- дго^aк'тутлук ва 4) огир ядроларнигг спонтаг еатушда були- гиши.
Табиий шаеоитлардагу узотоплаеда буладиган радиоактив- лик табиий радуоактувлук дейилади. Ядро реакциялару тосгтасуда олигадигаг узотопларнунг радиоактив-тиги су г ъи й еадуoaкдувлук дейилади. Сугъий ва табиий еадуoaкгутлук
орасида принципиал фарк йУк- Иккала колда юз берадиган радиоактив емирилиш процесса бир хил цонунларга буйсунади.
Радиоактив емирилиш цонуни жуда содда. Х^аР бир радио­актив ядро учун унинг вакт бирлиги ичида буладиган емирили- шининг маълум X эктимоли бор. Демак, радиоактив модда тар кибида N та атом булса, у колда dt вактда емириладиган атомларнинг dN мицдори