Atom yadrosining tarkibi Yadro kuchlari Atom yadrosi

Atom yadrosining tuzilishi. Atom yadrosi.

Reja:

1. 
   Atom yadrosi
   
2. 
   Atom yadrosining tarkibi
   
3. 
   Yadro kuchlari
   

Atom yadrosi    - atomning markaziy va juda ixcham qismi, unda deyarli barcha massasi va hamma ijobiy bo'ladi elektr zaryadi. Koulomb kuchlari tomonidan o'z atrofidagi elektronni ushlab turgan yadro, uni qoplaydigan miqdorda musbat zaryadneytral atomni hosil qiladi. Ko'pgina yadrolar sharsimon shaklga ega va diametri ≈ 10 -12 sm, bu atomning diametridan (10 -8 sm) kattaroq to'rtta tartibdir. Yadrodagi moddaning zichligi taxminan 230 million tonna / sm3 ni tashkil qiladi.
   Atom yadrosi 1911 yilda Kembridjda (Angliya) E. Ruterford rahbarligida o'tkazilgan alfa zarralarini yupqa oltin va platina folga bilan sochish bo'yicha bir qator tajribalar natijasida kashf etilgan. 1932 yilda J. Chadvik tomonidan neytron xuddi shu joyda kashf qilingandan so'ng, yadro protonlar va neytronlardan iborat ekanligi ma'lum bo'ldi.
   (V. Heisenberg, D.D. Ivanenko, E. Majorana).
   Atom yadrosini belgilash uchun yadroni o'z ichiga olgan atomning kimyoviy elementining belgisi ishlatiladi va ushbu belgining yuqori chap ko'rsatkichi nuklon sonini ko'rsatadi ( massa soni) berilgan yadroda, va pastki chap ko'rsatkich - undagi protonlar soni. Masalan, 58 nuklondan iborat nikel yadrosi, ulardan 28 proton iborat. Xuddi shu yadro 58 Ni yoki nikel-58 sifatida belgilanishi mumkin.

Yadro - bu 10 9 -10 10 sm / sek tezlikda harakatlanadigan va o'zaro tortishish qudratli va qisqa masofali yadro kuchlari tomonidan ushlab turiladigan zich o'ralgan proton va neytronlar tizimidir (ularning masofasi ≈ 10 -13 sm masofa bilan cheklangan). Proton va neytronlarning o'lchamlari taxminan 10 -13 sm ni tashkil qiladi va bitta zarraning ikki xil holati deb nomlanadi, ular nuklon deb ataladi. Yadro radiusini R ≈ (1.0-1.1) · 10 -13 A 1/3 sm formulasi bilan taxmin qilish mumkin, bu erda A - yadrodagi nuklon (protonlar va neytronlarning umumiy soni). Shaklda 1-rasmda moddaning zichligi (10 14 g / sm 3 birlikda) yadro markazigacha bo'lgan masofaga (10 -13 sm birliklarda) qarab 28 proton va 30 neytrondan iborat bo'lgan nikel yadrosida qanday o'zgarishi ko'rsatilgan.

Yadro o'zaro ta'siri (yadrodagi nuklonlarning o'zaro ta'siri) nukonlarning mezonlarini almashishi tufayli sodir bo'ladi. Ushbu o'zaro ta'sirlanish nuklon va mezonlarni tashkil etuvchi kvarklar o'rtasidagi yanada kuchli kuchli o'zaro ta'sirning namoyonidir (xuddi shu tarzda, molekulalardagi kimyoviy bog'lanish kuchlari yanada fundamental elektromagnit kuchlarning namoyonidir).
   Yadro dunyosi juda xilma-xildir. 3000 ga yaqin yadro ma'lum, ular bir-biridan proton yoki neytron soni bo'yicha yoki ikkalasida ham farq qiladi. Ularning aksariyati sun'iy ravishda olinadi.
   Faqat 264 yadro barqaror, ya'ni. vaqt o'tishi bilan parchalanish deb ataladigan o'z-o'zidan paydo bo'ladigan o'zgarishlar Qolganlari parchalanishning har xil shakllarini boshdan kechirishadi - alfa parchalanishi (alfa zarrachasining emissiyasi, ya'ni geliy atomining yadrosi); beta parchalanishi (bir vaqtning o'zida elektron va antineutrin yoki pozitron va neytrino emissiyasi, shuningdek neytrino emissiyasi bilan atom elektronining singishi); gamma parchalanishi (fotonning emissiyasi) va boshqalar.
   Turli xil yadrolarga ko'pincha nuklidlar deyiladi. Bir xil proton va turli xil neytronlarga ega bo'lgan nuklidlarga izotoplar deyiladi. Bir xil miqdordagi nuklonga ega, ammo proton va neytronlarning har xil nisbati bo'lgan nuklidlarga izobarlar deyiladi. Yengil yadrolarda protonlar va neytronlar taxminan teng miqdorda bo'ladi. Og'ir yadrolarda neytronlar soni protonlar sonidan 1,5 baravar ko'p. Engil yadro bitta protondan tashkil topgan vodorod atomining yadrosidir. Ma'lum bo'lgan eng og'ir yadrolarda (ular sun'iy ravishda olingan) nuklon soni 90290 ga teng. Ulardan 116-118 proton.
   Proton Z va neytronlar sonining turli xil birikmalari turli xil atom yadrolariga to'g'ri keladi. Atom yadrolari (ya'ni, ularning hayot davomiyligi t\u003e 10-23 s) Z va N sonlarining o'zgarishi tor doirada mavjud. Bundan tashqari, barcha atom yadrolari ikki katta guruhga bo'linadi - barqaror va radioaktiv (beqaror). Barqaror yadrolar barqarorlik chizig'i yaqinida guruhlanadi, bu tenglama bilan aniqlanadi

Shakl 2. Atom yadrolarining NZ-diagrammasi.

Shaklda 2 atom yadrosining NZ diagrammasini ko'rsatadi. Qora nuqta barqaror yadrolarni ko'rsatadi. Barqaror yadrolarning maydoni odatda barqarorlik vodiysi deb ataladi. Barqaror yadrolarning chap tomonida protonlar bilan (protonga boy yadrolar), yadroda neytronlar (neytronlarga boy yadrolar) bilan to'lgan yadrolar joylashgan. Rang hozirda kashf qilingan atom yadrolarini bildiradi. Ularning 3,5 mingtasi bor. Ularning barchasi 7-7,5 ming bo'lishi kerak deb ishoniladi. Protonga boy yadrolar (malina rangi) radioaktiv bo'lib, asosan β + parchalanish natijasida barqaror bo'lib qoladi, yadro tarkibidagi proton neytronga aylanadi. Neytronga boy yadrolar (ko'k rang) ham radioaktiv bo'lib, ays parchalanish natijasida neytron yadrosini protonga aylantirishi natijasida barqarordir.
   Eng og'ir barqaror izotoplar qo'rg'oshin (Z \u003d 82) va vismut (Z \u003d 83) izotoplari. Og'ir yadrolar, β + va β - parchalanish jarayonlari bilan bir qatorda, ularning asosiy parchalanish kanallari bo'lgan a-parchalanish (sariq rang) va o'z-o'zidan parchalanishga duchor bo'ladilar. Shakl bilan kesilgan chiziq. 2da atom yadrolari bo'lishi mumkin bo'lgan mintaqa ko'rsatilgan. B p \u003d 0 chizig'i (B p protonning ajralish energiyasi) chapdagi atom yadrolarining mavjudligini cheklaydi (proton tomchi chizig'i). B n \u003d 0 chiziq (B n - neytronni ajratish energiyasi) - o'ngga (neytron tomchi chiziq). Ushbu chegaralardan tashqarida atom yadrolari mavjud bo'lolmaydi, chunki ular odatdagi yadro vaqtida (~ 10 -23 - 10-22 s) nukonlarning emissiyasi bilan parchalanadi.
   Ikkita engil yadrolarni birlashtirganda (aralashtirganda) va og'ir yadroni ikki engilroq bo'laklarga bo'lganda ko'proq energiya chiqariladi. Energiya hosil qilishning ushbu ikkita usuli ma'lum bo'lganlardan eng samarali hisoblanadi. Demak, 1 gramm yadro yoqilg'isi 10 tonna kimyoviy yoqilg'iga teng. Yadrolar sintezi (termoyadro reaktsiyalari) yulduz energiyasining manbai. Nazorat qilinmaydigan (portlovchi) sintez termoyadro (yoki "vodorod" deb ataladigan) bomba portlatilganda ro'y beradi. Nazorat ostidagi (sekin) sintez rivojlanayotgan istiqbolli energiya manbai - termoyadro reaktorining asosi hisoblanadi.
   Nazorat qilinmagan (portlovchi) bo'linish atom bombasi portlashi natijasida sodir bo'ladi. Nazoratli parchalanish atom elektr stantsiyalarida energiya manbai bo'lgan yadroviy reaktorlarda amalga oshiriladi.
   Atom yadrolarini nazariy tavsiflash uchun kvant mexanikasi va turli xil modellar qo'llaniladi.
Yadro ham gaz (kvant gaz), ham suyuq (kvant suyuqlik) kabi harakat qilishi mumkin. Sovuq yadro suyuqligi ortiqcha suyuqlik xususiyatlariga ega. Kuchli qizigan yadroda nukonlar kvarklariga parchalanadi. Ushbu kvarklar gluon almashinuvi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ushbu parchalanish natijasida yadro ichidagi nukonlar to'plami materiyaning yangi holatiga - kvark-gluon plazmasiga aylanadi.

  Atom yadrosining tarkibi

1932 yilda proton va neytronni kashf qilganidan so'ng olimlar D.D. Ivanenko (SSSR) va V. Heisenberg (Germaniya) taklif qildilar proton neytronidan iborat   model   atom yadrosi.
Ushbu modelga ko'ra, yadro quyidagilardan iborat proton va neytronlardan iborat.Nuklonlarning umumiy soni (ya'ni protonlar va neytronlar) deyiladi massa soni A: A = Z + N . Kimyoviy elementlarning yadrolari quyidagilar bilan belgilanadi:
X   - elementning kimyoviy belgisi.

Masalan, vodorod,

Atom yadrolarini tavsiflash uchun bir qator belgilar kiritildi. Atom yadrosini tashkil etadigan protonlar soni bilan belgilanadi Z va chaqirdi zaryad raqami   (bu davriy jadvaldagi seriya raqami). Asosiy zaryad Ze qayerda e – elementar zaryad. Neytronlar soni belgilar bilan belgilanadi N .