Ядро моделлари. Ядро моделлари тўғрисида тасаввурлар

Ядро моделлари. Ядрони моделлар орқали тасаввур қилиш зарурлиги. Ядро моделлари классификацияси. Томчи модели. Ферми – газ модели. Қобиқ модели. Умумлашган ядро модели.
Ядро моделлари. Ядро моделлари тўғрисида тасаввурлар
Атомларнинг ядролари мураккаб ва ўзига хос физик объект бўлиб , улар кўп қизиқ хоссаларга эга.бундай қизиқ хоссаларни аниқлашва билишни ўрганиш, у ёки бу ҳолларда ядролар ўзларининг қандай тутишади , буларга жавоб беришучун ядро тўғрисида қандайдир назарий тасаввур керак. Ядро назарияси ўз ичига олган масалаларни иккита ката гуруҳгабўлишмумкин ( бу гуруҳлар чэгараси тўлиқ малум емас)
а ) ядро структураси
б ) ядро радиуслари механизми
лекин атом ядроси назариясини яратишда учта аосий қийинчиликлар мавжуд
а)ядро нуклонлари ўртасида ҳозиргача ядро кучининг аниқ бир кўриниши мавжуд емас
б)нуклонларнинг ядро ичидаги ҳаракатини ифодалайдиган тенгламалар жуда мураккаб
c) ядрони нуқул макроскопик муҳит деб қарашмумкин емас
Маълумки, атом ядроси икки хил нуклон: n ва pлардан ташкил топган мураккаб квантомеханик системадир. Нуклонларнинг ўзаро таъсир қонунларига асосланиб, атом ядроси хусусиятларини баён етиш, ядро тузулишини аниқлашва ҳар хил шароитларда унда содир бўлаётган жараёнларни тадқиқ қилишядро физикаси бўйича олиб борилаётган илмий-тадқиқот ишларининг асосий вазифасини ташкил қилади.
Икки нуклон орасидаги ўзаро таъсир етувчи куч тўғрисида маълумот олишнинг бевосита усули нуклон-нуклон сочилишини ўрганишва ²Н нинг хусусиятларини таҳлил қилишдан иборатдир.
Ҳисоблашлар учун икки нуклон орасида таъсир етувчи кучнинг катталигини емас (фазовий, спин, изоспин) координаталар функцияси потенсиал энергиясини билиш керак бўлади. Бироқ ядро потенсиали Кулон ва гравитацион потенсиалларига нисбатан анча мураккаб.
Гарчан ҳозирча ядро потенсиалини аналитик равишда ифодалашмумкин бўлмаса ҳам унинг айрим хусусиятлари ҳақида етарлича маълумотга эгамиз. Ядро потенсиали сферик симметрияга эга емас. Бунга ²Н нинг квадрупол моментга эга бўлиши мисолдир. Ядро потенсиали чекли радиусга эга. У 0,5•10^-15 м дан кичик масофаларда чуқурлиги бир неча 10 МеВ бўлган тортишиш потенсиали потенсиал ўра билан алмашиниши мумкин.
Ядро кучлари атомларни молекулаларда бирлаштириб турувчи химиявий кучларга нисбатан миллион марта катта бўлса ҳам таъсир радиуслари кичик бўлганлигидан улар нисбатан заиф туюлади. Нима учун шундай эканлигини тушунишучун Р-масофадаги иккита боғланган зарра 2Р>λ де-Бройл тўлқин узунлигига эга бўлсин. , бунда -зарранинг нисбий тезлиги, μ-келтирилган масса, , 2Р ≥ λ бошқача ёзсак . Зарранинг кинетик энергияси ;

Шундай қилиб, ядро кучларининг таъсир радиуси чэгарасида бўлиши учун икки нуклоннинг кинетик энергияси енг камида 71 МеВ бўлиши керак. Бу нуклонларни ушлаб турувчи потенсиал ўранинг чуқурлигидан анча катта.
Демак ²Н –уйғонган ҳолатда бўлолмайди. ∆Е=2,2 МеВ ²Н нинг протон ва нейтронлари деярли ярим вақтини ядро кучлари таъсири соҳасидан четда ўтказади.
Ядро потенсиали системанинг ҳолатига боғлиқ. Масалан, ²Н I=1мавжуд, I=0 мавжуд емас. Нисбий ҳаракат миқдорига ҳам боғлиқ ҳаракат миқдори моменти h-жуфт қийматида тортишиш кучлари бор, тоқ қийматида бундай кучлар йўқ. Нуклонларнинг сочилиши потенсиал энергияга нуклонлар спин векторларининг нисбий жойлашишига ва системанинг орбитал ҳаракат миқдори моментига боғлиқлигини кўрсатувчи ҳад бўлишлигини талаб қилади. Спин орбитал боғланишборлигини билдиради.
Ядро потенсиали алмашинув характерига эга. Худди химиявий боғланишикки атом орасидаги електронларнинг алмашинуви каби ядро кучларини икки нуклон орасидаги бирор зарра воситасида бўлади деб қарашкерак. Бундан нуклон мураккаб деб қарамаслик лозим. Япон олими Юкава фикри бўйича алмашинув виртуал зарралар билан деб қаралади. Виртуал зарраларнинг пайдо бўлиши энергия сақланиши зарра яшашвақтининг жуда қисқалиги билан тушунтирилади.
Гейзенберг ноаниқлик принципи кўрсатишича ∆Е•∆т ≥ h, зарра яшашвақти таъсир радиуси .
Нуклонларнинг ўзаро таъсирлашувида ядро майдонида массаси ~270 м_е бўлган зарра ҳосил қилади. Ҳозиргача бундай майдоннинг тўла назарияси мавжуд емас, бироқ тақрибий назариялар тадқиқотлар олиб боришда муҳим қурол бўлиб ҳисобланади.
Шундай қилиб, мавжуд бўлган тажриба далиллари нуклонлараро ўзаро таъсир потенсиалининг ягона шаклини танлаб олишга имкон бермади. Ҳатто иккита еркин нуклон учун ҳам ўзаро таъсир потенсиали тўла аниқ емас. Ҳозирги квант механикаси аппаратининг мураккаблиги ядро хусусиятларини етарли даражада таҳлил қилишучун имкон бермайди. Ядро характеристикаларини ҳисоблашучун замонавий ҳисоблашмашиналарининг қуввати ҳатто А=5 бўлган енгил ядроларга ҳам етмайди.
Шу сабабли ҳозирча ядро хусусиятларининг барча таъсирларини ҳисобга олган ҳисоблашнинг иложи йўқ. Реал ядронинг характеристикаларини емас, балки математик ва физик жиҳатдан соддалаштирилган ядро моделлари деб аталадиган ҳар хил системаларнинг хусусиятларини ҳисоблашга тўғри келади. Ядро модели тажриба натижаларига асосланган ҳолда танлаб олинади, сўнгра бу моделга мос келувчи турлича тахминлар ишлаб чиқилади. Демак, биргина физик жараённи баён қилишучун турлича моделлар мавжуд бўлиши мумкин.
Ядронинг хусусиятларини ҳисоблашмумкин бўлиши учун модел етарли даражада содда бўлиши, шу билан бирга, ҳеч бўлмаганда у реал ядроларнинг хусусиятларини тахминан акс еттириши лозим. Ҳар қандай модел ядро хусусиятлари ҳақидаги физикада мавжуд бўлган билимларнинг хулосаси ва умумлашувидан иборатдир. Ҳар қандай модел ядро хусусиятларини тўла акс еттира олмайди. Шунинг учун ҳар бир моделнинг қўлланишчэгараси мавжуд. Модел тадқиқотларни давом еттиришасосий йўналишни кўрсатади ва ҳар хил хоссаларни маълум нуқтаи назарда туриб бир-бири билан боғланишга имкон беради.
Ядро моделлари икки хил бошқа-бошқа йўналишасосида яратилган.
Биринчи йўналиш«Кучли ўзаро таъсир моделлари». Бу моделга кўра ядро ўзаро кучли таъсир етувчи ва ўзаро кучли боғланишда бўлган зарралар ансамбли деб қаралади. Моддаларнинг бу гуруҳига «Суюқ томчи модели», «алфа зарра модел», «бирикма ядро модел»лари киради.
Иккинчи йўналиш«еркин зарралар моделлари», бунда ҳар бир нуклон ядронинг бошқа нуклонларнинг ўртачалаштирган майдонида деярли боғлиқсиз, еркин равишда ҳаракатланади. Бу гуруҳда фермигаз, қобиқли умумлашган ёки коллектив моделлар кирадилар.
Ҳозирги кунгача ядронинг физик назариясининг кетма кетлигига эга емасмиз. Бундай қийинчилик шундаким ядро кучларининг аниқ емаслиги. Ядро кўп заррачали кучли тасирлашишида бўлган квант тизимидир. Ҳозиргача оддий ядро — дейтрон , тритон ва ларнинг структуралари кўриб келинган. Мураккаб ядролар бўлганда тажриба фактлари ва янги фикрларни системалаштиришучун модел таасуротларни қабул қилишга тўғри келади. Ҳар қайси модел чэгараланган қўллашсоҳасига эга. Атом ядросини характерлайдиган параметрларнинг тўғрилиги олинган натижаларни солиштиришбилан исботлашучун моделлар қабул қилинган. Ядро моделлари ( ядронинг микроскопик назарияси бўйича ) бир заррачали , коллективли ва умумлашган моделлар бўлинади