Atom yadrosi: tuzilishi, massasi, tarkibi. Atom yadrosining tuzilishi Fizikada atom yadrosi nima
1920-yillarda fiziklarda 1911-yilda Rezerford tomonidan kashf etilgan atom yadrolari tuzilishining murakkabligiga shubha yo‘q edi. Ustida berilgan fakt O'sha vaqtga qadar yakunlangan ko'plab turli xil tajribalarni ko'rsatdi, masalan:
- radioaktivlik hodisasini kashf qilish,
- atomning yadro modelining eksperimental isboti,
- elektron, a-zarracha va vodorod atomining yadrosi bo'lgan H-zarra uchun e m nisbatini o'lchash;
- sun'iy radioaktivlik va yadro reaktsiyalarining kashfiyoti;
- atom yadrolarining zaryadlarini o'lchash va boshqalar.
Atomlarning yadrolarini qanday zarralar tashkil qiladi? Bizning zamonamizda turli elementlar atomlarining yadrolari ikki xil zarrachalar, ya'ni neytronlar va protonlardan iborat ekanligi haqiqatdir. Bu zarralarning ikkinchisi yagona elektronini yo'qotgan vodorod atomidir. Bunday zarracha 1907 yilda J. Tomsonning tajribalarida allaqachon sezilgan. Olim uning e m nisbatini o'lchashga muvaffaq bo'ldi.
Ta'rif 1
E. Rezerford 1919 yilda juda ko'p sonli elementlarning atom yadrolarining bo'linishi mahsulotida vodorodning atom yadrolarini topdi. Fizik topilgan zarrachaga nom berdi proton. U atomlarning har qanday yadrosining tarkibiga protonlar kiradi, deb taklif qildi.
Rezerford tajribalarining sxemasi 6-rasmda tasvirlangan. 5 . bitta.
6-rasm. 5 . bitta. Yadro parchalanish mahsulotlarida protonlarni aniqlash bo'yicha Rezerford tajribalarining sxemasi. K - a-zarrachalarning radioaktiv manbai bo'lgan qo'rg'oshin idishi, F - metall plyonka, E - rux sulfid bilan qoplangan ekran, M - mikroskop.
Ruterford qurilmasi konteynerli evakuatsiya qilingan kameradan iborat edi Kimga manba qaerda edi α -zarralar. sifatida ko'rsatilgan metall folga F, kamera oynasi ustiga tushdi. Folga qalinligi u orqali kirib ketmasligi uchun tanlangan α -zarralar. Deraza tashqarisida rux sulfid bilan qoplangan ekran bor edi, rasm 6. 5 . 1 E harfi bilan belgilangan. Mikroskop yordamida M, og'ir zaryadlangan zarralar uriladigan nuqtalarda, ekran nuqtalarida yorug'lik miltillashlarini yoki ular ham deyilganidek, sintilatsiyalarni kuzatish mumkin edi.
Kamerani past bosimda azot bilan to'ldirish jarayonida ekranda yorug'lik chaqnashlari aniqlandi. Bu hodisa eksperimental sharoitda oqimni deyarli butunlay to'sib qo'yish orqali kirib borish qobiliyatiga ega noma'lum zarralar oqimi mavjudligiga ishora qildi. α - zarracha folga F. Vaqt o'tishi bilan kamera oynasidan ekranni olib tashlagan E. Ruterford havoda kuzatilgan zarrachalarning o'rtacha erkin yo'lini o'lchashga muvaffaq bo'ldi. Olingan qiymat taxminan 28 sm ga teng bo'lib chiqdi, bu J. Tomson tomonidan ilgari kuzatilgan H-zarrachalarining yo'l uzunligini baholashga to'g'ri keldi.
Elektr va magnit maydonlarining azot yadrolaridan chiqib ketgan zarrachalarga ta'sirini o'rganish yordamida ularning elementar zaryadining ijobiyligi to'g'risida ma'lumotlar olindi. Shuningdek, bunday zarrachalarning massasi vodorod atomlari yadrolarining massasiga teng ekanligi isbotlangan.
Keyinchalik, bir qator boshqa gazsimon moddalar bilan tajriba o'tkazildi. O'tkazilgan barcha bunday tajribalarda ularning yadrolaridan ekanligi aniqlandi α -zarralar H-zarralarni yoki protonlarni urib yuboradi.
Zamonaviy o'lchovlarga ko'ra, protonning musbat zaryadi elementar zaryadga mutlaqo ekvivalent e = 1,60217733 10 - 19 K l. Boshqacha qilib aytganda, modul elektronning manfiy zaryadiga teng. Bizning davrimizda proton va elektron zaryadlarining tengligi 10 - 22 aniqlik bilan tasdiqlangan. Ikki sezilarli darajada farq qiluvchi zarrachalar zaryadlarining bunday tasodifi samimiy hayratga sabab bo'ladi va hozirgi kungacha zamonaviy fizikaning asosiy sirlaridan biri bo'lib qolmoqda.
Ta'rif 2
Zamonaviy o'lchovlarga asoslanib, proton massasi m p = 1, 67262 10 - 27 kg ga teng ekanligini aytish mumkin.Yadro fizikasi sharoitida zarrachalarga tegishli massa ko'pincha atom massa birliklarida (a.m.u.), massa raqami 12 bo'lgan uglerod atomining massasiga teng:
1 a. e.m = 1,66057 10 - 27 kg
Shunga ko'ra, m p \u003d 1, 007276 a. yemoq.
Ko'pincha zarrachaning massasini ifodalash quyidagi formula bo'yicha ekvivalent energiya qiymatlaridan foydalanganda eng qulaydir: E = m c 2 . 1 e V \u003d 1,60218 10 - 19 J bo'lganligi sababli, energiya birliklarida proton massasi 938,272331 M e V ni tashkil qiladi.
Binobarin, tez a-zarrachalar taʼsirida azot yadrolari va davriy sistemaning boshqa elementlarining boʻlinish hodisasini kashf etgan Rezerford tajribasi ham protonlar atom yadrolarining bir qismi ekanligini koʻrsatdi.
Protonlarning kashf etilishi natijasida ba'zi fiziklar yangi zarralar atomlar yadrolarining bir qismigina emas, balki uning yagona mumkin bo'lgan elementlari hisoblanadi degan taxminni ilgari surdilar. Biroq, yadro zaryadining uning massasiga nisbati turli yadrolar uchun doimiy bo'lib qolmasligi sababli, agar yadrolar faqat protonlarni o'z ichiga olgan bo'lsa, bu taxmin asossiz deb topildi. Og'irroq yadrolar uchun bu nisbat engil bo'lganlarga qaraganda kichikroq bo'lib chiqadi, shundan kelib chiqadiki, og'irroq yadrolarga o'tishda yadro massasi zaryaddan tezroq ortadi.
1920-yilda E.Rezerford yadrolar tarkibida elektron va protondan tashkil topgan maʼlum bir ixcham qattiq bogʻlangan juftlikning mavjudligi haqidagi farazni ilgari surdi. Olimning tushunchasiga ko'ra, bu to'plam massasi deyarli proton massasiga teng bo'lgan zarracha sifatida elektr neytral shakllanish edi. U shuningdek, bu faraziy zarrachaning nomini o'ylab topdi, Ruterford uni neytron deb atashni xohladi. Afsuski, bu fikr, go'zalligiga qaramay, noto'g'ri edi. Elektron yadroning bir qismi bo'la olmasligi aniqlandi. Noaniqlik munosabatiga asoslangan kvant mexanik hisobi shuni ko'rsatadiki, yadroda lokalizatsiya qilingan elektron, ya'ni o'lchami R ≈ 10-13 sm bo'lgan hudud, aql bovar qilmaydigan kinetik energiyaga ega bo'lishi kerak, bu atomning bog'lanish energiyasidan ko'p marta kattaroqdir. zarrachada yadrolar.
Yadroda og'ir neytral zaryadlangan zarrachalar mavjudligi haqidagi g'oya Ruterford uchun juda jozibali edi. Olim darhol uni qidirish taklifi bilan J.Chedvik boshchiligidagi bir guruh shogirdlariga murojaat qiladi. 12 yildan so'ng, 1932 yilda Chadwick o'tkazdi uchuvchi o'rganish berilliyning a-zarralar bilan nurlanishi sharoitida paydo bo'ladigan nurlanish. Bu jarayonda u bu nurlanish massasi deyarli protonnikiga teng boʻlgan neytral zarralar oqimi ekanligini aniqladi. Shunday qilib, neytron kashf qilindi. 6-rasm. 5 . 2 neytronlarni aniqlash uchun sozlashning soddalashtirilgan diagrammasini ko'rsatadi.
6-rasm. 5 . 2. Neytronlarni aniqlash uchun o'rnatish sxemasi.
Beriliyni radioaktiv poloniy chiqaradigan a-zarralar bilan bombardimon qilish jarayonida 10-20 sm qo'rg'oshin qatlami ko'rinishidagi to'siqdan o'tishga qodir kuchli penetratsion nurlanish paydo bo'ladi. Bu nurlanish Mari va Per Kyurilarning qizi Chadvik, Iren va Frederik Joliot-Kyuri bilan deyarli bir vaqtda kashf etilgan, ammo ular bu yuqori energiyali g-nurlari ekanligini taxmin qilishdi. Ular agar berilliy nurlanish yo'liga kerosin plitasi o'rnatilsa, bu nurlanishning ionlashtiruvchi qobiliyati keskin oshib borishini payqashdi. Er-xotin berilliy nurlanishi ushbu vodorod o'z ichiga olgan moddada mavjud bo'lgan protonlarni ko'p miqdorda kerosindan chiqarib yuborishini isbotladi. Havodagi protonlarning o'rtacha erkin yo'li qiymatidan foydalanib, olimlar to'qnashuv sharoitida protonlarga kerakli tezlikni berish qobiliyatiga ega bo'lgan g-kvantalarning energiyasini taxmin qilishdi. Baholash natijasida olingan energiya qiymati juda katta bo'lib chiqdi - taxminan 50 MeV.
1932 yilda J.Chedvik berilliyni a zarrachalar bilan nurlantirilganda paydo bo'ladigan nurlanish xususiyatlarini har tomonlama o'rganishga qaratilgan butun bir qator tajribalar o'tkazdi. Chadvik o'z tajribalarida ionlashtiruvchi nurlanishni o'rganish uchun turli usullardan foydalangan.
Ta'rif 3
6-rasm. 5 . 2 tasvirlangan Geiger hisoblagichi, zaryadlangan zarralarni aniqlash uchun ishlatiladigan asbob.
Ushbu qurilma ichki tomondan metall qatlam (katod) bilan qoplangan shisha trubkadan va trubaning (anod) o'qi bo'ylab harakatlanadigan ingichka ipdan iborat. Quvur past bosimda inert gaz, odatda argon bilan to'ldiriladi. Gazda harakatlanish jarayonida zaryadlangan zarracha molekulalarning ionlanishiga olib keladi.
Ta'rif 4
Ionlanish natijasida paydo bo'lgan erkin elektronlar anod va katod orasidagi elektr maydoni ta'sirida ta'sir ionlashuvi hodisasi boshlanadigan energiyalarga tezlashadi. Ionlarning ko'chkisi paydo bo'ladi va hisoblagich orqali qisqa oqim pulsi o'tadi.
Ta'rif 5
Zarrachalarni o'rganish uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan yana bir asbob bulutli kamera, bunda tez zaryadlangan zarracha iz qoldiradi yoki u ham deyiladi, iz qoldiradi.
Zarrachalar traektoriyasini bevosita suratga olish yoki kuzatish mumkin. 1912 yilda yaratilgan bulutli kameraning ishlashining asosi zaryadlangan zarrachaning traektoriyasi bo'ylab kameraning ish hajmida hosil bo'ladigan ionlarda o'ta to'yingan bug'ning kondensatsiyasi hodisasidir. Bulutli kameradan foydalanib, elektr va magnit maydonlarda zaryadlangan zarrachaning traektoriyasining egriligini kuzatish mumkin bo'ladi.
Isbot 1
J.Chedvik o‘z tajribalarida bulutli kamerada berilliy nurlanishi bilan to‘qnashgan azot yadrolarining izlarini kuzatdi. Olim ana shu tajribalar asosida azot yadrolarini tajribada kuzatilgan tezlik haqida maʼlumot berishga qodir boʻlgan g-kvant energiyasini baholadi. Olingan qiymat 100 - 150 MeV ni tashkil etdi.Berilliy chiqaradigan g-kvanta bunday katta energiyaga ega bo'lishi mumkin emas edi. Shu faktdan kelib chiqib, Chadvik berilliydan a-zarralar ta'sirida massasiz g-kvantlar emas, balki og'ir zarralar uchib chiqadi, degan xulosaga keldi. Ushbu zarralar sezilarli darajada o'tish kuchiga ega edi va Geiger hisoblagichidagi gazni to'g'ridan-to'g'ri ionlashtirmadi, shuning uchun ular elektr neytral edi. Shunday qilib, Chedvik tajribalaridan 10 yil oldin Rezerford tomonidan bashorat qilingan zarracha neytronning mavjudligi isbotlandi.
Ta'rif 6
Neytron elementar zarrachadir. Uning ixcham proton-elektron juftligi sifatida tasvirlanishi, Ruterford dastlab taxmin qilganidek, xato bo'ladi.
Zamonaviy o'lchovlar natijalariga ko'ra, neytronning massasi m n = 1,67493 10 - 27 kg g = 1,008665 a.u. yemoq.
Energiya birliklarida neytronning massasi 939,56563 MeV ga teng.Neytronning massasi proton massasidan taxminan ikki elektron massa kattaroqdir.
Neytron kashf etilgandan so'ng darhol rus olimi D. D. Ivanenko nemis fizigi V. Geyzenberg bilan birgalikda atom yadrolarining proton-neytron tuzilishi haqidagi gipotezani ilgari surdi va bu keyingi tadqiqotlar bilan to'liq tasdiqlandi.
Ta'rif 7
Protonlar va neytronlar deyiladi nuklonlar.
Atom yadrolarini xarakterlash uchun bir qancha belgilar kiritiladi.
Ta'rif 8
Atom yadrosini tashkil etuvchi protonlar soni Z belgisi bilan belgilanadi va deyiladi zaryad raqami yoki atom raqami(bu Mendeleyev davriy sistemasidagi tartib raqami).
Yadro zaryadi Z e, bu yerda e elementar zaryad. Neytronlar soni N belgisi bilan belgilanadi.
Ta'rif 9
Nuklonlarning umumiy soni (ya'ni proton va neytronlar) yadro massasi soni A deb ataladi:
Izotop tushunchasining ta'rifi
Yadrolar kimyoviy elementlar X Z A belgisi bilan belgilanadi, bu erda X elementning kimyoviy belgisidir. Misol uchun,
H 1 1 - vodorod, He 2 4 - geliy, C 6 12 - uglerod, O 8 16 - kislorod, U 92 238 - uran.
Ta'rif 10
Xuddi shu kimyoviy element yadrolaridagi neytronlar soni har xil bo'lishi mumkin. Bunday yadrolar deyiladi izotoplar.
Kimyoviy elementlarning aksariyati bir nechta izotoplarga ega. Masalan, vodorodda ulardan uchtasi bor: H 1 1 - oddiy vodorod, H 1 2 - deyteriy va H 1 3 - tritiy. Uglerodda 6 ta, kislorodda 3 ta izotop mavjud.
Kimyoviy elementlar tabiiy sharoitlar ko'pincha ular izotoplar aralashmasidir. Izotoplarning mavjudligi tabiiy elementning atom massasining qiymatini aniqlaydi davriy tizim Mendeleev. Masalan, tabiiy uglerodning nisbiy atom massasi 12,011 ga teng.
Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilab, Ctrl+Enter tugmalarini bosing
Atom yadrosining tarkibi va xususiyatlari.
Eng oddiy atomning yadrosi - vodorod atomi - proton deb ataladigan bitta elementar zarrachadan iborat. Boshqa barcha atomlarning yadrolari ikki xil elementar zarrachalardan - proton va neytronlardan iborat. Bu zarralar nuklonlar deb ataladi.
Proton . Protono (p) zaryad +e va massaga ega
m p = 938,28 MeV
Taqqoslash uchun biz elektronning massasi teng ekanligini ko'rsatamiz
m e = 0,511 MeV
Taqqoslashdan kelib chiqadiki, m p = 1836m e
Protonning spini yarmiga teng (s= ) va o'zining magnit momentiga ega
Magnit momentning birligi yadro magnitoni deb ataladi. Proton va elektron massalarini taqqoslashdan kelib chiqadiki, m i Bor magnitoni m b dan 1836 marta kichikdir. Shunday qilib, protonning ichki magnit momenti elektronning magnit momentidan taxminan 660 marta kichikdir.
Neytron . Neytron (n) 1932 yilda ingliz fizigi tomonidan kashf etilgan
D. Chadwick. Bu zarrachaning elektr zaryadi nolga teng, massasi esa
m n = 939,57 MeV
proton massasiga juda yaqin. Neytron va proton massalari farqi (m n –m p)
1,3 MeV ni tashkil qiladi, ya'ni. 2,5 men.
Neytronning spini yarmiga teng (s= ) va (elektr zaryadi yo'qligiga qaramay) o'zining magnit momentiga ega.
m n = - 1,91m i
(minus belgisi ichki mexanik va magnit momentlarning yo'nalishlari qarama-qarshi ekanligini ko'rsatadi). Buni tushuntirish ajoyib fakt keyinroq beriladi.
E'tibor bering, yuqori darajadagi aniqlik bilan m p va m n eksperimental qiymatlarining nisbati - 3/2 ga teng. Bu shunday qiymat nazariy jihatdan olingandan keyingina sezildi.
Erkin holatda neytron beqaror (radioaktiv) - u o'z-o'zidan parchalanadi, protonga aylanadi va elektron (e -) va antineytrino deb ataladigan boshqa zarrachani chiqaradi. 
. Yarim yemirilish davri (ya'ni, neytronlarning dastlabki sonining yarmi yemirilishi uchun ketadigan vaqt) taxminan 12 minut. Parchalanish sxemasini quyidagicha yozish mumkin:
Antineytrinoning qolgan massasi nolga teng. Neytronning massasi protonning massasidan 2,5 m e ga katta. Binobarin, neytronning massasi tenglamaning o'ng tomonida paydo bo'lgan zarrachalarning umumiy massasidan 1,5 m e ga oshadi, ya'ni. 0,77 MeV ga teng. Bu energiya neytronning parchalanishi paytida hosil bo'lgan zarrachalarning kinetik energiyasi shaklida chiqariladi.
Atom yadrosining xususiyatlari . Atom yadrosining eng muhim belgilaridan biri Z zaryad raqamidir. U yadroni tashkil etuvchi protonlar soniga teng va uning zaryadini aniqlaydi, bu + Z e ga teng. Z soni Mendeleyev davriy sistemasidagi kimyoviy elementning tartib raqamini aniqlaydi. Shuning uchun u yadroning atom raqami deb ham ataladi.
Yadrodagi nuklonlar soni (ya'ni proton va neytronlarning umumiy soni) A harfi bilan belgilanadi va yadroning massa soni deb ataladi. Yadrodagi neytronlar soni N=A–Z.
Yadrolarni belgilash uchun ishlatiladigan belgi
bu erda X elementning kimyoviy belgisidir. Yuqori chap tomonda massa raqami, pastki chap tomonda atom raqami (oxirgi belgi ko'pincha o'tkazib yuboriladi). Ba'zan massa soni kimyoviy element belgisining chap tomoniga emas, balki o'ng tomoniga yoziladi 
Z bilan bir xil, lekin har xil A bo'lgan yadrolar deyiladi izotoplar. Ko'pgina kimyoviy elementlarning bir nechta barqaror izotoplari mavjud. Masalan, kislorod uchta barqaror izotopga ega:
, qalayning o'ntasi bor va hokazo.
Vodorodning uchta izotopi bor:
- oddiy vodorod yoki protiy (Z=1, N=0),
- og'ir vodorod yoki deyteriy (Z=1, N=1),
– tritiy (Z=1, N=2).
Protiy va deyteriy barqaror, tritiy radioaktivdir.
Bir xil massa soni A bo'lgan yadrolar deyiladi izobarlar. Bunga misol qilib keltirish mumkin 
va 
. N = A - Z neytronlari soni bir xil bo'lgan yadrolar deyiladi izotonlar
(
,
) Nihoyat, bir xil Z va A bo'lgan radioaktiv yadrolar mavjud bo'lib, ular yarimparchalanish davri bilan farqlanadi. Ular chaqiriladi izomerlar. Masalan, yadroning ikkita izomeri mavjud 
, ulardan birining yarimparchalanish davri 18 daqiqa, ikkinchisi esa 4,4 soat.
1500 ga yaqin yadrolar ma'lum bo'lib, ular Z yoki A yoki ikkalasida farqlanadi. Bu yadrolarning taxminan 1/5 qismi barqaror, qolganlari radioaktivdir. Ko'pgina yadrolar yadro reaktsiyalari yordamida sun'iy ravishda olingan.
Atom raqami Z 1 dan 92 gacha bo'lgan elementlar tabiatda mavjud bo'lib, texnetiy (Tc, Z = 43) va prometiy (Pm, Z = 61) bundan mustasno. Plutoniy (Pu, Z = 94), sun'iy ravishda olinganidan so'ng, tabiiy mineral - qatron aralashmasida ahamiyatsiz miqdorda topilgan. Qolgan transuran (ya'ni transuran) elementlari (cZ 93 dan 107 gacha) sun'iy ravishda turli yadro reaktsiyalari orqali olingan.
Transuran elementlari kuriy (96 Sm), einshteyn (99 Es), fermiy (100 Fm) va mendeleviy (101 Md) atoqli olimlar II sharafiga nomlangan. va M. Kyuri, A. Eynshteyn, Z. Fermi va D.I. Mendeleev. Lorensiy (103 Lw) siklotron ixtirochisi E. Lourens nomi bilan atalgan. Kurchatovy (104 Ku) o'z nomini taniqli fizik I.V. sharafiga oldi. Kurchatov.
Ba'zi transuran elementlari, shu jumladan kurchatovium va 106 va 107 elementlari Birlashgan institutning Yadro reaktsiyalari laboratoriyasida olingan. yadroviy tadqiqotlar Dubnadagi olimlar
N.N. Flerov va uning xodimlari.
Yadro o'lchamlari . Birinchi yaqinlashishda yadroni radiusi formula bilan aniq aniqlangan shar deb hisoblash mumkin.
(fermi - yadro fizikasida ishlatiladigan uzunlik birligining nomi, teng
10-13 sm). Formuladan kelib chiqadiki, yadro hajmi yadrodagi nuklonlar soniga proporsionaldir. Shunday qilib, barcha yadrolardagi moddalarning zichligi taxminan bir xil.
Yadroning aylanishi . Nuklonlarning spinlari yadroning hosil bo'lgan spiniga qo'shiladi. Nuklonning spini 1/2 ga teng. Shuning uchun yadro spinining kvant soni at yarim butun son bo'ladi toq raqam nuklonlar A va hatto A uchun butun yoki nol. Yadrolarning spinlari bir necha birlikdan oshmaydi. Bu yadrodagi aksariyat nuklonlarning spinlari antiparallel bo'lib, bir-birini bekor qilishini ko'rsatadi. Barcha juft-juft yadrolar (ya’ni, protonlari juft va neytronlari juft sonli yadro) spini nolga teng.
Yadroning mexanik momenti M J elektron qobiq momentiga qo'shiladi 
atomining umumiy burchak momentida M F , bu F kvant soni bilan belgilanadi.
Elektronlar va yadro magnit momentlarining o'zaro ta'siri atomning holatlari M J va turli xil o'zaro yo'nalishlarga mos kelishiga olib keladi. 
(ya'ni turli F) bir oz boshqacha energiyaga ega. m L va m S momentlarining o'zaro ta'siri spektrlarning nozik tuzilishini aniqlaydi. O'zaro ta'sirm J va 
atom spektrlarining o'ta nozik tuzilishi aniqlanadi. Yuqori nozik tuzilishga mos keladigan spektral chiziqlarning bo'linishi juda kichik (angstromning bir necha yuzdan bir qismi tartibida), uni faqat eng yuqori aniqlik kuchiga ega asboblar bilan kuzatish mumkin.
Radioaktiv ifloslanishning o'ziga xos xususiyati, boshqa ifloslantiruvchi moddalar bilan ifloslanishdan farqli o'laroq, inson va atrof-muhit ob'ektlariga radionuklidning (ifloslantiruvchi) o'zi emas, balki uning manbai bo'lgan nurlanishdir.
Biroq, radionuklid zaharli element bo'lgan holatlar mavjud. Masalan, baxtsiz hodisadan keyin Chernobil atom elektr stantsiyasi ichida muhit plutoniy 239, 242 Pu yadro yoqilg'isi zarralari bilan birga uloqtirildi. Plutoniy alfa-emitter bo'lib, u tanaga kirganda sezilarli xavf tug'dirishi bilan bir qatorda, plutoniyning o'zi ham zaharli element hisoblanadi.
Shu sababli ikki guruh miqdoriy ko'rsatkichlar qo'llaniladi: 1) radionuklidlar tarkibini baholash uchun va 2) ob'ektga radiatsiya ta'sirini baholash uchun.
Faoliyat- tahlil qilinadigan ob'ektdagi radionuklidlar miqdorining miqdoriy o'lchovi. Faollik atomlarning vaqt birligidagi radioaktiv parchalanish soni bilan aniqlanadi. SI faollik birligi sekundiga bir parchalanishga teng (1Bq = 1 yemirilish/s) Bekkerel (Bq). Ba'zida tizimdan tashqari faoliyatni o'lchash birligi ishlatiladi - Curie (Ci); 1Ci = 3,7 × 1010 Bq.
Radiatsiya dozasi nurlanishning ob'ektga ta'sirining miqdoriy o'lchovidir.
Radiatsiyaning ob'ektga ta'siri turli darajalarda baholanishi mumkinligi sababli: fizik, kimyoviy, biologik; individual molekulalar, hujayralar, to'qimalar yoki organizmlar va boshqalar darajasida bir necha turdagi dozalar qo'llaniladi: so'rilgan, samarali ekvivalent, ta'sir qilish.
Vaqt o'tishi bilan nurlanish dozasining o'zgarishini baholash uchun "doza tezligi" ko'rsatkichi qo'llaniladi. Doza tezligi dozaning vaqtga nisbati hisoblanadi. Masalan, Rossiyada radiatsiyaning tabiiy manbalaridan tashqi ta'sir qilishning dozasi 4-20 mkR / soat ni tashkil qiladi.
Odamlar uchun asosiy standart - asosiy doza chegarasi (1 mSv / yil) - samarali ekvivalent doza birliklarida kiritilgan. Faoliyat birliklarida, erning ifloslanish darajalarida, VDU, GWP, SanPiN va boshqalarda standartlar mavjud.
Atom yadrosining tuzilishi.
Atom kimyoviy elementning barcha xususiyatlarini saqlab qolgan eng kichik zarrasi. Atom o'z tuzilishida atom markazida joylashgan juda kichik o'lchamdagi (10 -13 sm) musbat zaryadlangan yadro va yadro atrofida turli orbitalarda aylanadigan manfiy zaryadlangan elektronlardan iborat murakkab tizimdir. Elektronlarning manfiy zaryadi yadroning musbat zaryadiga teng, umuman olganda u elektr neytral bo'lib chiqadi.
Atom yadrolari quyidagilardan iborat nuklonlar - yadro protonlari ( Z- protonlar soni) va yadro neytronlari (N - neytronlar soni). "Yadro" protonlari va neytronlari erkin holatda bo'lgan zarralardan farq qiladi. Masalan, erkin neytron, yadrodagi bog'langanidan farqli o'laroq, beqaror va proton va elektronga aylanadi.
Nuklonlar soni Am (massa soni) proton va neytronlar sonining yig'indisidir: Am = Z + N.
Proton - har qanday atomning elementar zarrasi, u elektron zaryadiga teng musbat zaryadga ega. Atom qobig'idagi elektronlar soni yadrodagi protonlar soni bilan belgilanadi.
Neytron - barcha elementlarning boshqa turdagi yadro zarralari. U faqat bitta protondan tashkil topgan engil vodorod yadrosida yo'q. U zaryadga ega emas va elektr neytraldir. Atom yadrosida neytronlar barqaror, erkin holatda esa ular barqaror emas. Xuddi shu element atomlarining yadrolaridagi neytronlar soni o'zgarishi mumkin, shuning uchun yadrodagi neytronlar soni elementni tavsiflamaydi.
Nuklonlar (protonlar + neytronlar) atom yadrosi ichida yadro tortishish kuchlari tomonidan ushlab turiladi. yadro kuchlari Elektromagnit kuchlardan 100 baravar kuchli va shuning uchun yadro ichida xuddi shunday zaryadlangan protonlarni ushlab turadi. Yadro kuchlari faqat juda kichik masofalarda (10 -13 sm) namoyon bo'ladi, ular yadroning potentsial bog'lanish energiyasini tashkil qiladi, ba'zi transformatsiyalar paytida qisman ajralib chiqadi, kinetik energiyaga o'tadi.
Yadro tarkibida farq qiluvchi atomlar uchun "nuklidlar", radioaktiv atomlar uchun esa "radionuklidlar" nomi qo'llaniladi.
Nuklidlar ma'lum miqdordagi nuklonlar va yadroning ma'lum zaryadiga ega bo'lgan atomlar yoki yadrolarni chaqiring (nuklid belgisi A X).
Nuklonlari soni bir xil bo'lgan (Am = const) nuklidlar deyiladi izobarlar. Masalan, 96 Sr, 96 Y, 96 Zr nuklidlari nuklonlar soni Am = 96 bo'lgan izobarlar qatoriga kiradi.
Protonlar soni bir xil bo'lgan nuklidlar (Z= const) deyiladi izotoplar. Ular faqat neytronlar sonida farqlanadi, shuning uchun ular bir xil elementga tegishli: 234 U. , 235 U, 236 U , 238 U .
izotoplar- bir xil miqdordagi neytronli nuklidlar (N = Am -Z = const). Nuklidlar: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca 20 neytronli izotoplar qatoriga kiradi.
Izotoplar odatda Z X M sifatida belgilanadi, bu erda X kimyoviy elementning ramzi; M - yadrodagi proton va neytronlar soni yig'indisiga teng massa soni; Z - yadroning atom raqami yoki zaryadi, yadrodagi protonlar soniga teng. Har bir kimyoviy element o'zining doimiy atom raqamiga ega bo'lganligi sababli, u odatda qoldirilmaydi va faqat massa raqamini yozish bilan cheklanadi, masalan: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr va boshqalar.
Massa sonlari bir xil, lekin zaryadlari har xil, demak, xossalari ham har xil boʻlgan yadro atomlari “izobarlar” deb ataladi, masalan, fosfor izotoplaridan biri massa soni 32 - 15 R 32, oltingugurt izotoplaridan biri. bir xil massa raqamiga ega - 16 S 32 .
Nuklidlar barqaror (agar ularning yadrolari barqaror bo'lsa va parchalanmasa) yoki beqaror (agar ularning yadrolari beqaror bo'lsa va oxir-oqibat yadro barqarorligini oshiradigan o'zgarishlarga duchor bo'lsa) bo'lishi mumkin. O'z-o'zidan parchalanishi mumkin bo'lgan beqaror atom yadrolari deyiladi radionuklidlar. Atom yadrosining zarrachalar va (yoki) chiqishi bilan birga o'z-o'zidan parchalanishi hodisasi. elektromagnit nurlanish, deyiladi radioaktivlik.
Radioaktiv parchalanish natijasida ham barqaror, ham radioaktiv izotop hosil bo'lishi mumkin, o'z navbatida, o'z-o'zidan parchalanadi. Bir qator yadroviy o'zgarishlar bilan bog'langan radioaktiv elementlarning bunday zanjirlari deyiladi radioaktiv oilalar.
Hozirgi vaqtda IUPAC (Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqi) 109 ta kimyoviy elementni rasman nomlagan. Ulardan faqat 81 tasi barqaror izotoplarga ega, ularning eng og'irligi vismutdir. (Z= 83). Qolgan 28 ta element uchun radioaktiv izotoplar, va uran (u~ 92) tabiatda uchraydigan eng ogʻir element hisoblanadi. Tabiiy nuklidlarning eng kattasi 238 ta nuklonga ega. Umuman olganda, ushbu 109 elementning 1700 ga yaqin nuklidlari mavjudligi isbotlangan, alohida elementlar uchun ma'lum bo'lgan izotoplar soni 3 tadan (vodorod uchun) 29 tagacha (platina uchun).
.
Ayrim kamdan-kam hollarda qisqa muddatli ekzotik atomlar hosil bo'lishi mumkin, ularda nuklon o'rniga boshqa zarralar yadro vazifasini bajaradi.
Yadrodagi protonlar soni uning zaryad soni deb ataladi Z (\displaystyle Z)- bu raqam Mendeleyev jadvali (Elementlarning davriy tizimi)dagi atom mansub elementning tartib raqamiga teng. Yadrodagi protonlar soni neytral atomning elektron qobig'ining tuzilishini va shuning uchun tegishli elementning kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydi. Yadrodagi neytronlar soni uning deyiladi izotopik raqam N (\displaystyle N). Protonlar soni bir xil va neytronlari turlicha bo'lgan yadrolar izotoplar deyiladi. Neytronlar soni bir xil, lekin protonlari har xil bo'lgan yadrolar izotonlar deyiladi. Izotop va izoton atamalari ko'rsatilgan yadrolarni o'z ichiga olgan atomlarga nisbatan, shuningdek, bitta kimyoviy elementning kimyoviy bo'lmagan navlarini tavsiflash uchun ham qo'llaniladi. Yadrodagi nuklonlarning umumiy soni uning massa soni deb ataladi A (\displaystyle A) (A = N + Z (\displaystyle A=N+Z)) va davriy jadvalda ko'rsatilgan atomning o'rtacha massasiga taxminan teng. Massa soni bir xil, lekin proton-neytron tarkibi har xil bo'lgan nuklidlar izobarlar deyiladi.
Har qanday kvant tizimi singari, yadrolar ham metastabil qo'zg'aluvchan holatda bo'lishi mumkin va ba'zi hollarda bunday holatning umri yillar bilan hisoblanadi. Yadrolarning bunday qo'zg'aluvchan holatlari yadro izomerlari deb ataladi.
Entsiklopedik YouTube
1 / 5
✪ Atom yadrosining tuzilishi. yadro kuchlari
✪ Yadro kuchlari Yadrodagi zarrachalarning bog'lanish energiyasi Uran yadrolarining bo'linishi Zanjirli reaksiya
✪ Yadro reaktsiyalari
✪ Yadro fizikasi - Atom yadrosining tuzilishi v1
✪ "YOG" ATOM BOMBASI QANDAY ISHLADI
Subtitrlar
Hikoya
Zaryadlangan zarrachalarning tarqalishini bir nuqtada to'plangan va teng kattalikdagi qarama-qarshi elektrning bir xil sferik taqsimoti bilan o'ralgan markaziy elektr zaryadidan iborat bo'lgan atomni faraz qilish bilan izohlash mumkin. Atomning bunday tuzilishi bilan a- va b-zarralar atom markazidan yaqin masofada o'tganda, bunday og'ish ehtimoli kichik bo'lsa-da, katta og'ishlarni boshdan kechiradi.
Shunday qilib, Rezerford atom yadrosini kashf etdi, shu paytdan boshlab yadro fizikasi atom yadrolarining tuzilishi va xususiyatlarini o'rgana boshladi.
Elementlarning barqaror izotoplari kashf etilgandan so'ng, eng engil atomning yadrosiga barcha yadrolarning strukturaviy zarrasi roli berildi. 1920 yildan beri vodorod atomining yadrosi rasmiy atama - protonga ega. 1921 yilda Liza Meitner atom yadrosi tuzilishining birinchi, proton-elektron modelini taklif qildi, unga ko'ra u protonlar, elektronlar va alfa zarralaridan iborat: 96 . Biroq, 1929 yilda "azot falokati" yuz berdi - V. Xaytler va G. Gertsberg azot atomining yadrosi proton- proton tomonidan bashorat qilingan Fermi - Dirak statistikasiga emas, balki Bose - Eynshteyn statistikasiga bo'ysunishini aniqladilar. elektron modeli: 374. Shunday qilib, bu model yadrolarning spinlari va magnit momentlarini o'lchashning eksperimental natijalariga zid keldi. 1932 yilda Jeyms Chadvik neytron deb nomlangan yangi elektr neytral zarrachani kashf etdi. Xuddi shu yili Ivanenko va mustaqil ravishda Geyzenberg yadroning proton-neytron tuzilishi haqidagi farazni ilgari surdilar. Keyinchalik, yadro fizikasining rivojlanishi va uning qo'llanilishi bilan bu faraz to'liq tasdiqlandi.
Atom yadrosining tuzilishi haqidagi nazariyalar
Fizika fanining rivojlanish jarayonida atom yadrosining tuzilishi haqida turli farazlar ilgari surildi; ammo ularning har biri yadroviy xossalarning faqat cheklangan to'plamini tavsiflashga qodir. Ba'zi modellar bir-birini istisno qilishi mumkin.
Eng mashhurlari quyidagilardir:
- Drop model yadro - 1936 yilda Niels Bohr tomonidan taklif qilingan.
- Shell model yadrosi - XX asrning 30-yillarida taklif qilingan.
- Bor-Mottelsonning umumlashtirilgan modeli
- Klaster yadrosi modeli
- Nuklonlar assotsiatsiyasi modeli
- Superfluid yadro modeli
- Yadroning statistik modeli
Yadro fizikasi
Atom yadrolarining zaryadlarini birinchi marta 1913 yilda Genri Mozili aniqlagan. Olim o'zining eksperimental kuzatishlarini rentgen nurlari to'lqin uzunligining ma'lum bir doimiyga bog'liqligi bilan izohladi. Z (\displaystyle Z), bir elementdan elementga o'zgaradi va vodorod uchun birga teng:
1 / l = a Z - b (\displaystyle (\sqrt (1/\lambda ))=aZ-b), qayerdaA (\displaystyle a) va b (\displaystyle b)- doimiy.
Mozilining xulosasiga ko'ra, o'z tajribalarida topilgan, xarakterli rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini aniqlaydigan va elementning seriya raqamiga to'g'ri keladigan atom konstantasi faqat atom yadrosining zaryadi bo'lishi mumkin, bu atom yadrosining zaryadi bo'lishi mumkin. qonun Moseley .
Og'irligi
Neytronlar sonidagi farq tufayli A − Z (\displaystyle A-Z) Elementning izotoplari har xil massaga ega M (A , Z) (\displaystyle M(A,Z)), bu yadroning muhim xarakteristikasi. Yadro fizikasida yadrolarning massasi odatda atom birlik massada o'lchanadi ( a. yemoq.), biri uchun a. e. m. 12 C nuklid massasining 1/12 qismini oling. Shuni ta'kidlash kerakki, odatda nuklid uchun berilgan standart massa neytral atomning massasi hisoblanadi. Yadroning massasini aniqlash uchun atom massasidan barcha elektronlar massalarining yig'indisini ayirish kerak (agar biz elektronlarning yadro bilan bog'lanish energiyasini ham hisobga olsak, aniqroq qiymat olinadi) .
Bundan tashqari, yadro fizikasida energiya ekvivalenti massasi tez-tez ishlatiladi. Eynshteyn munosabatlariga ko'ra, har bir massa qiymati M (\displaystyle M) umumiy energiyaga to'g'ri keladi:
E = M c 2 (\displaystyle E=Mc^(2)), qayerda c (\displaystyle c) yorug'likning vakuumdagi tezligi.a orasidagi nisbat. e.m va uning jouldagi energiya ekvivalenti:
E 1 = 1 . 660539 ⋅ 10 − 27 ⋅ (2 . 997925 ⋅ 10 8) 2 = 1. 492418 ⋅ 10 − 10 (\displaystyle E_(1)=1.660539 (\displaystyle) cdot 10^(8))^(2)=1,492418\cdot 10^(-10)), E 1 = 931 , 494 (\displaystyle E_(1)=931,494).Radius
Og'ir yadrolarning parchalanishini tahlil qilish Ruterfordning taxminini aniqladi va yadro radiusini massa soniga oddiy munosabat bilan bog'ladi:
R = r 0 A 1/3 (\displaystyle R=r_(0)A^(1/3)),konstanta qayerda.
Yadro radiusi sof geometrik xususiyat emasligi va birinchi navbatda yadro kuchlarining ta'sir radiusi bilan bog'liqligi sababli, qiymat r 0 (\displaystyle r_(0)) tahlil qilishda qiymat olinadigan jarayonga bog'liq R (\displaystyle R), o'rtacha qiymat r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 (\displaystyle r_(0)=1,23\cdot 10^(-15)) m, shuning uchun yadro radiusi metrda:
R = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 A 1 / 3 (\displaystyle R=1,23\cdot 10^(-15)A^(1/3)).
Yadro lahzalari
Uni tashkil etuvchi nuklonlar singari, yadroning ham o'z momentlari bor.
Spin
Chunki nuklonlarning o'z mexanik momenti yoki spini ga teng 1/2 (\displaystyle 1/2), keyin yadrolar ham mexanik momentlarga ega bo'lishi kerak. Bundan tashqari, nuklonlar orbital harakatda yadroda ishtirok etadilar, bu ham har bir nuklonning ma'lum bir impuls momenti bilan tavsiflanadi. Orbital momentlar faqat butun son qiymatlarni oladi ℏ (\displaystyle \hbar)(doimiy Dirac). Nuklonlarning barcha mexanik momentlari, spinlari ham, orbitallari ham algebraik tarzda yig'iladi va yadro spinini tashkil qiladi.
Yadrodagi nuklonlar soni juda ko'p bo'lishiga qaramay, yadrolarning spinlari odatda kichik va bir nechtadan ko'p emas. ℏ (\displaystyle \hbar), bu xuddi shu nomdagi nuklonlarning o'zaro ta'sirining o'ziga xosligi bilan izohlanadi. Barcha juftlashgan proton va neytronlar o'zaro ta'sir qiladi, ularning spinlari bir-birini bekor qiladi, ya'ni juftlar doimo antiparallel spinlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Juftlikning umumiy orbital momenti ham har doim nolga teng. Natijada, juft sonli proton va juft sonli neytronlardan tashkil topgan yadrolar mexanik impulsga ega emas. Nolga teng bo'lmagan spinlar faqat tarkibida juftlanmagan nuklonlarga ega bo'lgan yadrolar uchun mavjud bo'lib, bunday nuklonning spini o'z orbital impulsiga qo'shiladi va qandaydir yarim butun qiymatga ega: 1/2, 3/2, 5/2. Toq-toq tarkibli yadrolar butun spinga ega: 1, 2, 3 va boshqalar.
Magnit moment
Spinlarni o'lchash ular bilan bevosita bog'liq bo'lgan magnit momentlarning mavjudligi tufayli mumkin bo'ldi. Ular magnetonlarda o'lchanadi va turli yadrolar uchun ular -2 dan +5 gacha bo'lgan yadro magnitlari. Nuklonlarning nisbatan katta massasi tufayli yadrolarning magnit momentlari elektronlarnikiga nisbatan juda kichik, shuning uchun ularni o'lchash ancha qiyin. Spinlar singari, magnit momentlar spektroskopik usullar bilan o'lchanadi, eng aniqi yadro magnit-rezonans usulidir.
Spin kabi juft-juft juftlarning magnit momenti nolga teng. Juftlanmagan nuklonli yadrolarning magnit momentlari shu nuklonlarning ichki momentlari va juftlanmagan protonning orbital harakati bilan bog'liq bo'lgan moment orqali hosil bo'ladi.
Elektr to'rt kutupli moment
Spin birlikdan katta yoki teng bo'lgan atom yadrolari nolga teng bo'lmagan to'rt kutupli momentlarga ega bo'lib, ular aniq sharsimon emasligini ko'rsatadi. Agar yadro spin o'qi bo'ylab cho'zilgan bo'lsa (fusiform tana) to'rt kutupli moment plyus belgisiga ega, agar yadro spin o'qiga perpendikulyar tekislikda cho'zilgan bo'lsa (lentikulyar jism). Ijobiy va manfiy kvadrupol momentli yadrolar ma'lum. Nolga teng bo'lmagan kvadrupol momentga ega yadro tomonidan yaratilgan elektr maydonida sferik simmetriyaning yo'qligi atom elektronlarining qo'shimcha energiya darajalarining shakllanishiga va atomlar spektrlarida o'ta nozik tuzilish chiziqlarining paydo bo'lishiga olib keladi, ularning orasidagi masofalar to'rt kutupliga bog'liq. moment.
Bog'lanish energiyasi
Asosiy barqarorlik
Massa soni 50-60 dan katta yoki undan kichik boʻlgan nuklidlar uchun oʻrtacha bogʻlanish energiyasi kamayishidan shunday xulosa kelib chiqadiki, yadrolari kichik boʻlgan yadrolar uchun. A (\displaystyle A) termoyadroviy termoyadroviy sintez energetik jihatdan qulay, bu massa sonining ko'payishiga olib keladi va katta bo'lgan yadrolar uchun. A (\displaystyle A)- bo'linish jarayoni. Hozirgi vaqtda energiya ajralib chiqishiga olib keladigan bu jarayonlarning ikkalasi ham amalga oshirildi, ikkinchisi zamonaviy atom energiyasining asosi bo'lib, birinchisi ishlab chiqilmoqda.
Batafsil tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yadrolarning barqarorligi ham sezilarli darajada parametrga bog'liq N/Z (\displaystyle N/Z)- neytronlar va protonlar sonining nisbati. Eng barqaror yadrolar uchun o'rtacha N / Z ≈ 1 + 0,015A 2/3 (\displaystyle N/Z\taxminan 1+0,015A^(2/3)), shuning uchun engil nuklidlarning yadrolari eng barqarordir N ≈ Z (\displaystyle N\taxminan Z), va massa soni ortishi bilan protonlar orasidagi elektrostatik itarilish tobora sezilarli bo'ladi va barqarorlik mintaqasi tomon siljiydi. N > Z (\displaystyle N>Z)(izohli rasmga qarang).
Tabiatda uchraydigan barqaror nuklidlar jadvalini ko'rib chiqsak, ularning juft va toq qiymatlar bo'yicha taqsimlanishiga e'tibor qaratishimiz mumkin. Z (\displaystyle Z) va N (\displaystyle N). Ushbu miqdorlarning g'alati qiymatlari bo'lgan barcha yadrolar engil nuklidlarning yadrolaridir 1 2 H (\displaystyle ()_(1)^(2)(\textrm (H))), 3 6 Li (\displaystyle ()_(3)^(6)(\textrm (Li))), 5 10 B (\displaystyle ()_(5)^(10)(\textrm (B))), 7 14 N (\displaystyle ()_(7)^(14)(\textrm (N))). Toq A bo'lgan izobarlar orasida, qoida tariqasida, faqat bittasi barqaror. Hatto holatda A (\displaystyle A) ko'pincha ikki, uch yoki undan ko'p barqaror izobarlar mavjud, shuning uchun eng barqarorlari juft-juft, eng kami - toq-toq. Bu hodisa shuni ko'rsatadiki, neytronlar ham, protonlar ham antiparallel spinlar bilan juft bo'lib to'planishga moyil bo'lib, bu bog'lanish energiyasining yuqoridagi bog'liqligi silliqligining buzilishiga olib keladi. A (\displaystyle A) .
Shunday qilib, protonlar yoki neytronlar sonining pariteti ma'lum bir barqarorlik chegarasini hosil qiladi, bu bir nechta barqaror nuklidlarning mavjudligiga olib keladi, ular mos ravishda izotoplar uchun neytronlar soni va izotonlar uchun protonlar soni bo'yicha farqlanadi. Shuningdek, og'ir yadrolar tarkibidagi neytronlar sonining pariteti ularning neytronlar ta'sirida bo'linish qobiliyatini belgilaydi.
yadro kuchlari
Yadro kuchlari - yadroda nuklonlarni ushlab turuvchi kuchlar bo'lib, ular faqat kichik masofalarda ta'sir qiladigan katta jozibador kuchlardir. Ular to'yinganlik xususiyatlariga ega, shuning uchun yadro kuchlari almashinuv xarakteriga ega (pi-mezonlar yordamida). Yadro kuchlari spinga bog'liq, elektr zaryadidan mustaqil va markaziy kuchlar emas.
Yadro darajalari
Erkin zarrachalardan farqli o'laroq, ular uchun energiya har qanday qiymatga ega bo'lishi mumkin (uzluksiz spektr deb ataladi), bog'langan zarralar (ya'ni, zarralar kinetik energiya bu potentsialning mutlaq qiymatidan kichik), kvant mexanikasiga ko'ra, faqat diskret spektr deb ataladigan ma'lum diskret energiya qiymatlariga ega bo'lgan holatlarda bo'lishi mumkin. Yadro bog'langan nuklonlar sistemasi bo'lgani uchun u diskret energiya spektriga ega. Odatda eng past energiya holatida, deyiladi asosiy. Agar energiya yadroga o'tkazilsa, u aylanadi hayajonlangan holat.
Yadroning energiya darajalarining birinchi taxminiy joylashuvi:
D = a e - b E ∗ (\displaystyle D=ae^(-b(\sqrt (E^(*))))), bu erda:D (\display uslubi D)- darajalar orasidagi o'rtacha masofa,
E ∗ (\displaystyle E^(*)) yadroning qo'zg'alish energiyasi,
A (\displaystyle a) va b (\displaystyle b)- berilgan yadro uchun doimiy koeffitsientlar:
A (\displaystyle a)- birinchi qo'zg'atilgan darajalar orasidagi o'rtacha masofa (engil yadrolar uchun taxminan 1 MeV, og'ir yadrolar uchun 0,1 MeV)
Atom yadrosining tarkibi. Proton va neytronlarni hisoblash
Ga binoan zamonaviy g'oyalar Atom yadro va uning atrofidagi elektronlardan iborat. Atom yadrosi, o'z navbatida, ma'lum miqdordan kichikroq elementar zarralardan iborat protonlar va neytronlar(umumiy nomi nuklonlar), o'zaro yadro kuchlari bilan bog'langan.
Protonlar soni yadroda atomning elektron qobig'ining tuzilishini aniqlaydi. Elektron qobiq esa moddaning fizik-kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydi. Protonlar soni Mendeleyevning kimyoviy elementlarning davriy tizimidagi atomning seriya raqamiga mos keladi, shuningdek, zaryad raqami, atom raqami, atom raqami deb ataladi. Masalan, geliy atomidagi protonlar soni 2. Davriy sistemada u 2-raqamda turadi va He 2 sifatida belgilanadi. Protonlar sonining belgisi lotincha Z harfidir. Formulalarni yozishda raqam protonlar sonini ko'rsatuvchi ko'pincha element belgisi ostida yoki o'ngda yoki chapda joylashgan: U 2/2 He.
Neytronlar soni elementning ma'lum bir izotopiga mos keladi. Izotoplar - bir xil atom raqami (bir xil miqdordagi proton va elektronlar), ammo massa raqamlari har xil bo'lgan elementlar. Massa raqami- atom yadrosidagi neytron va protonlarning umumiy soni (lotincha A harfi bilan belgilanadi). Formulalarni yozishda tomonlarning birida element belgisining yuqori qismida massa raqami ko'rsatiladi: He 4 2 / 4 2 He (geliy izotopi - geliy - 4)
Shunday qilib, ma'lum bir izotopdagi neytronlar sonini bilish uchun umumiy massa sonidan protonlar sonini ayirish kerak. Masalan, biz bilamizki, geliy-4 He 4 2 atomida 4 ta elementar zarracha mavjud, chunki izotopning massa soni 4 ga teng. Shu bilan birga, He 4 2 ning 2 ta protonga ega ekanligini bilamiz. 4 (umumiy massa soni) 2 dan (protonlar soni) ayirib, biz 2 - geliy-4 yadrosidagi neytronlar sonini olamiz.
ATOM YADROGIDAGI FANTOMIK PO zarrachalar sonini xisoblash jarayoni. Misol tariqasida, yadrosi ikkita proton va ikkita neytrondan iborat bo'lgan geliy-4 (He 4 2) ni ataylab ko'rib chiqdik. Alfa zarrasi (a zarrasi) deb ataladigan geliy-4 yadrosi yadro reaktsiyalarida eng samarali bo'lgani uchun u ko'pincha bu yo'nalishdagi tajribalar uchun ishlatiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, yadro reaktsiyalari formulalarida He 4 2 o'rniga a belgisi ko'pincha ishlatiladi.
Aynan alfa zarralari ishtirokida E. Rezerford birinchi marta amalga oshirdi rasmiy tarix fizik reaktsiya yadroviy transformatsiya. Reaksiya jarayonida a-zarralar (He 4 2) azot izotopi (N 14 7) yadrolarini “bombardimon qildi”, natijada kislorod izotopi (O 17 8) va bitta proton (p 1 1) hosil bo'ldi.
Ushbu yadro reaktsiyasi quyidagicha ko'rinadi:
Keling, ushbu transformatsiyadan oldin va keyin xayoliy Po zarralari sonini hisoblaylik.
FANTOM ZARRALAR SONINI HISOBLASH UCHUN KERAK:
1-qadam. Har bir yadrodagi neytron va protonlar sonini hisoblang:
- protonlar soni pastki indikatorda ko'rsatilgan;
- umumiy massa sonidan (yuqori ko'rsatkich) protonlar sonini (pastki ko'rsatkich) ayirish orqali neytronlar sonini aniqlaymiz.
2-qadam. Atom yadrosidagi xayoliy Po zarrachalar sonini hisoblang:
- protonlar sonini 1 proton tarkibidagi fantom Po zarrachalari soniga ko'paytirish;
- neytronlar sonini 1 neytron tarkibidagi fantom Po zarrachalari soniga ko'paytirish;
3-qadam. Fantom zarrachalar sonini qo'shing:
- qabul qilingan miqdordagi xayoliy Po zarralarini protonlarda reaksiyaga qadar yadrolardagi neytronlarda olingan miqdor bilan qo'shing;
- qabul qilingan miqdordagi fantom Po zarralarini protonlarda reaksiyadan so'ng yadrolardagi neytronlarda olingan miqdor bilan qo'shing;
- reaksiyaga qadar xayoliy Po zarrachalar sonini reaksiyadan keyingi xayoliy Po zarrachalar soni bilan solishtiring.
ATOMLAR YADAGIDAGI FANTOMIK PO zarrachalar sonini Batafsil xisoblash NAMALI.
(1919 yilda E. Rezerford tomonidan amalga oshirilgan a-zarracha (He 4 2) ishtirokidagi yadro reaksiyasi)
REAKSIYA OLDIN (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7
Protonlar soni: 7
Neytronlar soni: 14-7 = 7
1 protonda - 12 Po, ya'ni 7 protonda: (12 x 7) \u003d 84;
1 neytronda - 33 Po, ya'ni 7 neytronda: (33 x 7) = 231;
Yadrodagi xayoliy Po zarralarining umumiy soni: 84+231 = 315
U 42
Protonlar soni - 2
Neytronlar soni 4-2 = 2
Fantom zarrachalar soni:
1 protonda - 12 Po, ya'ni 2 protonda: (12 x 2) \u003d 24
1 neytronda - 33 Po, ya'ni 2 neytronda: (33 x 2) \u003d 66
Yadrodagi xayoliy Po zarralarining umumiy soni: 24+66 = 90
Reaksiyadan oldin xayoliy Po zarralarining umumiy soni
N 14 7 + U 4 2
315 + 90 = 405
REAKSIYA (O 17 8) va bitta proton (p 1 1) dan keyin:
O 17 8
Protonlar soni: 8
Neytronlar soni: 17-8 = 9
Fantom zarrachalar soni:
1 protonda - 12 Po, ya'ni 8 protonda: (12 x 8) \u003d 96
1 neytronda - 33 Po, ya'ni 9 neytronda: (9 x 33) = 297
Yadrodagi xayoliy Po zarralarining umumiy soni: 96+297 = 393
p 1 1
Protonlar soni: 1
Neytronlar soni: 1-1=0
Fantom zarrachalar soni:
1 protonda - 12 Po
Neytronlar yo'q.
Yadrodagi xayoliy Po zarralarining umumiy soni: 12
Reaksiyadan keyin xayoliy zarrachalarning umumiy soni Po
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405
Reaksiyadan oldin va keyin xayoliy Po zarralari sonini solishtiramiz:
Yadro REAKSIYASIDAGI FANTOMIK PO zarrachalar sonini KISHAYTIRILGAN SHAKLINING MISABI.
mashhur yadro reaktsiyasi a-zarrachalarning berilliy izotopi bilan oʻzaro taʼsiri reaksiyasi boʻlib, unda neytron birinchi marta kashf etilgan boʻlib, u yadroviy transformatsiya natijasida mustaqil zarracha sifatida namoyon boʻlgan. Bu reaksiya 1932 yilda ingliz fizigi Jeyms Chadvik tomonidan amalga oshirilgan. Reaktsiya formulasi:
213 + 90 → 270 + 33 - har bir yadrodagi fantom Po zarralari soni
303 = 303 - umumiy qiymat reaktsiyadan oldin va keyin xayoliy Po zarralari
Reaksiyadan oldin va keyin xayoliy Po zarrachalarining soni teng.
