1-Маъруза

Атом ядроси ва элементар зарралар физикаси
1. Mo‘minov T.M., Xoliqulov A.B., Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va zarralar fizikasi.
Oliy o‘quv yurtlarining fizik bakalavr ta’lim yo‘nalishi talabalari uchun o‘quv qo‘llanma. –
Toshkent, 2009.
2.
Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика.Учебник. В 3-томах Т.1. Физика
атомного ядра. 7-е изд. –СПб. Изд. Лань. 2009 384 стр.
3.
Сивухин Л.В. Общий курс физики. Учеб. пособие. Для Вузов. В 5 Атомная и ядерная
физика.- М. ФИЗМАТЛИТ. Изд. МФТИ. 2002 .-784.т.
4.
Bekjanov R.B. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. – Toshkent: O‘qituvchi, 1994.
5.
Ракобольская И.В. Ядерная физика. М.: Изд-во МГУ, 1981. - 280 с
6.
Барсуков О.А.. Основы физики атомного ядра. Ядерные технологии, Москва,
Физматлит. 2011, 550-стр.
7.
Климов А.Н.. Ядерная физика и ядерные реактори, Москва, Энергоатомиздат, 2002,
456-стр.
8.
Рыжакова Н.К.. Ядерная физика и её приложения. Учеб.пособие изд., Томского
политехничекого университета. 2008. 275-стр.
1-Маъруза
Атом ядросининг асосий хусусиятлари. Ядро ва
элементар зарралар физикасининг ривожланиш
босқичлари. Ядронинг таркибий қисмлари. Ядро
ўзаро таъсирлашувчи протон ва нейтрон тизими
сифатида.
Режа:
1.
2.
3.
4.
5.
Ядронинг асосий хусусиятлари.
Масса атом бирлиги.
Ядронинг таркибий қисмлари
Резерфорд тажрибаси
Фундаментал ўзаро таъсирлар.
Таянч иборалар: Атом, ядро, модел, электрон, протон, нейтрон, заряд,
нейтрал, гипербола, электромагнит, гравитация, нуклон,
Ядронинг асосий хусусиятлари. Атом ва ядро
физикасидан
дастлабки
асосий
ишлар
ва
тадқиқотлар 1897 йилда Томсон томонидан
электронни кашф қилиниши билан боғлиқ.
Ҳақиқатдан ҳам электрон заряди маълум бўлгандан
кейин атом тузилиши тўғрисидаги Резерфорд ва Бор
назариялари ривожлантирилди. Шундан сўнг Атом
тузилиши тўғрисидаги тасаввурлар мутлақо ўзгариб
кетди. Электрон массаси водород атоми массасидан
ўртача 2000 марта кичиклиги топилгандан сўнг, атом
массасининг асосий қисми мусбат зарядли масса
билан боғлиқ деган фикрлар пайдо бўлган эди.
Томсон модели (1904)
Томсон
ядрони
мусбат
зарядланган сфера ва ичи
электронлар
гази
билан
тўлган система деб тасаввур
қилди.
Сфера
сиртидаги
мусбат
заряд,
электронларнинг
йиғинди
манфий зарядига тенглиги
туфайли атом бутунлигича
нейтрал системадир
Атомдаги мусбат ва манфий зарядлар тақсимотини
биринчи бўлиб Э.Резерфорд тушунтириб берган, бунда  
зарра модданинг юпқа қатламидан ўтиб ўз йўналишини
ўзгартиришини – сочилишини тажрибада кузатган эди.
Эрнест Резерфорд 30.08.1871-19.10.1937
х
Атом ядросининг модели ( Резерфорд модели).
 – заррачанинг тезлиги = 107 м/с = 104 км/сек.
Аксарият α-заррачалар 3° ли бурчак тартибида
сочилади. Алоҳида α-заррачалар 150 ° гача бўлган
катта бурчакларга оғади
Бундай оғиш фақат нуқтавий мусбат заряднинг атом
ядроси билан таъсирида юз бериши мумкин.
Атомнинг планетар модели
Катта бурчакларга оғиш эҳтимоллигининг жуда
кичиклиги ядро ўлчамининг жуда кичиклигини
кўрсатади:
атом массасининг 99,8% ядрода жамланган.
10-10 м
10-15 м
α-заррачанинг ҳаракати гиперболадан иборат:
 mbv
ctg 
2
2 2Ze
2
m – α-заррачанинг массаси,
v – α-заррачанинг ядродан узоқдаги тезлиги;
Ze – α-заррачанинг заряди;
b – нишон параметри.
Атомдаги мусбат ва манфий зарядлар тақсимотини
биринчи бўлиб Э.Резерфорд тушунтириб берган, бунда
зарра модданинг юпқа қатламидан ўтиб ўз йўналишини
ўзгартиришини – сочилишини тажрибада кузатган эди.
Атом ядродан ва унинг орбитасида айланувчи
электрондан иборат эканлигини Н. Бор кўрсатиб берди.
Ядронинг электр заряди мусбат ва электрон заряди (е− =
𝟏, 𝟔 ⋅ 𝟏𝟎−𝟏𝟗 ) га каррали бўлиб уни 𝒁𝒆 кўринишида.
Атом массасининг яна бир муҳим характеристикаси
унинг массага эгалигидир. Атом массасининг бирлиги
𝟏𝟔
қилиб кислород 𝟖О изотопи массасининг 1/16 қисмли
қабул қилинган эди.
𝟏𝟐
𝟔С
Кейинчалик массанинг бирлиги қилиб
углерод атоми массасининг 1/12 қисми олиган. Бу
бирлиги масса-атом-бирлиги (МАБ) дейилади:
𝟏
𝟏𝟐
1 МАБ =
𝒎( 𝟔𝑪) массага тенг
𝟏𝟐
Агар углерод атомининг массасини ҳисобга
олганда:
- водород атомининг массаси - 1,0078252,
- нейтрон массаси
-1,0086654
- электрон массаси - 0,0005486 масса бирлигига
тенг.
.
.
Масса атом бирлиги (ёки массанинг битта
-27
атом бирлиги =1,660٠10 кг. Массанинг бир
атом бирлигининг энергиявий қийматлари
ҳам
бор.
Бу
энергиявий
қиймат
формула
билан аниқланади:
2
E  mc
24
m  1,660 10 гр
с  3  10 см / сек,
2
3
E  mc  1,5 10 эрг
бўлади.
10
Аммо атом физикасида энергия электрон вольт
(эв) бирлиги қўлланилади. (1эв бу- электронни
потенциаллар фарқи 1в бўлган нуқталар
орасида кўчиришда бажарилган ишга тенг)
3
6
1Кэв  10 эв
1эв  1,6  10
12
6
1Мэв  10 эв
эрг 1эв  1,6 10
19
жоул
1мэв  1,6 10 эрг бу ҳолда 1М . А.Б  931,5МэВ
1электрон масса  0,5110 МэВ
Атомнинг марказий заряди Ze ни ва α зарранинг заряди Z e нуқтавий заряд
деб олиб, Резерфорд улар ўртасидаги
таъсирлашув қонунини (Кулон қонуни)
таклиф қилди.
Z  e  Ze
F 
2
r
(1)
Энергия
ва
ҳаракат
миқдорини
сақланиш қонуни ва гиперболанинг
геометрик хусусиятларини ҳисобга олиб
Резерфорд қуйдаги формуласини яратган
2
эди.



2
N0d
2
Ze

dN ( )  n0

2
16r  1
2
 m v
2

d



4 
 sin ( )
2

(2)
Резерфорд тажриба йўли билан   зарраларнинг
оғир элементларда сочилиши орқали (2) ифодани
тўғрилигини исботлаб берди. Резерфорд формуласида.
dN
4 
 sin
 A  const
d
2
Бу формулада А=соnst эканлиги А катталикни
бурчакка боғлиқ эмаслигини тасдиқлайди. Бу эсa
Резерфорднинг  зарралар моддадан ўтаётганда мусбат
зарядли оғир зарралардан кулон кучи таъсирида сочилиб
ўз йўналишини ўзгартиради деб айтган гипотезасини
тасдиқлайди.
Ядронинг таркибий қисмлари
1932 йилда Чадвик нейтронни кашф этган бўлса Иваненко ва
Гинзбурглар Ядронинг ҳозирда эътироф этилган модели –
протон –нейтрон моделини тавсия этдилар. Бу моделга кўра
ядро Z протон ва (A-Z) та нейтрондан ташкил топган.
ћ
Нейтронлар спини ярим сонли ±
қийматига ва ҳаракат
𝟐
миқдорининг орбитал моменти ҳамма вақт бутун сонли
қийматга эга бўлганлигидан А нуклондан тузилган ядролар
тажрибага тўла мос келадиган спинларга эга бўлиши лозим.
жуфт
0,1,2,...  A
J 
ток
1 2, 3 2,..  A
бўлса
бўлса
Атом ядроларининг массаси жуда кичик-10-24 гр.
Ядронинг масса ва заряди протон массаси ва зарядига
бутун
каррали
бўлганлигидан
ҳамма
ядролар
протонлардан тузилган деб ҳисоблаш мумкин. Лекин ядро
масса сони А ҳамма изотопларда уларнинг атом номерлари
Z
дан
тахминан
1,5
марта
каттадир.
𝑿𝑨𝒁 А-атом массаси, Z –протон заряди ёки тартиб рақами
А масса сони ва Z атом номерли ядро А та протондан
ташқари яна (A-Z) та нейтронга ҳам эга бўлади. Бу
тасаввурлага кўра Азот ядроси эса (A=14, Z=7) 7 та протон
ва 7та нейтрондан, Уран ядроси эса(A=238, Z=92) 92 та
протон ва 146 та нейтрондан ташкил топиши керак.
Шундай қилиб, замонавий тасаввурларга кўра, атом
ядроси таркибига протон ва нейтронлар киради.
Протонлар ва нейтронлар –нуклонлар деб аталади.
Атомлар массаси бутун сондан бироз фарқ қилади.
Ядронинг М.А.Б даги массага энг яқин бутун сон
ядронинг масса сони А деб олинади. Масса сони атом
ядросидаги
протонлар
ва
нейтронлар
сонини
билдиради.
A=Z+N
Берилган элемент атомининг ядроси шу элементнинг
химиявий символ белгиси билан белгиланади ва
символнинг чап томонига, юқорига масса сони чап
томонига пастга эса ядронинг заряди-Z ўнг томонига
пастга эса нейтронлар сони-N ёзиб қўйилади.
Фундаментал ўзаро таъсирлар
Ҳозирги вақтда 400 га яқин элементар зарралар
мавжуд. Уларнинг асосий хусусияти бир-бирига боғлиқ
ўзгаришидир.
Бундай
зарралар
кўплаб
ўзаро
таъсирларда, парчаланишларда ва бошқа физикавий
жараёнларда қатнашади. Бундай жараёнларни 4 хил
кўринишдаги
фундаментал
ўзаро
таъсирлар
бошқаради.
1) Кучли ўзаро таъсир –адронлар деб аталувчи
зарраларга хос. Булар қаторига протон, нейтронни
киритиш мумкин. Кучли ўзаро таъсирнинг энг асосийси
бу ядро кучларидир.
2) Электромагнит ўзаро таъсир - зарядланган зарралар ва
фотонларга хос. Баъзи холатларда электр нейтрал зарралар
ҳам қатнашиши мумкин. Электронинг ўзаро таъсир табиати
мукаммал ўрганилган.
3) Кучсиз ўзаро таъсир бўлиб, бу деярли барча зарраларга хос.
Зарраларнинг анчайин секин парчаланишлари ва бошқа секин
юз берадиган жараёнлар кучсиз ўзаро таъсир натижасидир.
Кучсиз ўзаро таъсирларнинг асосий кўринишларидан бириатом ядроларнинг бета -парчаланишидир.
4) Гравитацион ўзаро таъсир универсал бўлади. Бу таъсирга
коинотда мавжуд бўлган барча жисмларни киритиш мумкин.
Уларнинг тезланиши гравитацион зарядга, яъни массага
боғлиқ эмас.
Ҳар қандай ядро таъсирни учта асосий
параметрлар билан характерлаш мумкин.
№
Ўзаро таъсир тури
механизм
Интенсивл
Таъсир
Характерл
иги
радиуси, М
и вақт
𝝉,
1 Кучли
Глюонлар
2 Электромагнит
Фотонлар
3 Кучсиз
Ўртача
4 Гравитацион
Гравитация
билан
алмашиниш
билан
алмашиниши
бозонлар
1/137
билан
~ 10
алмашиниши
алмашиниши
10-1-101
10
билан
10
38
10-15

~ 10
18

с
10-23
~ 10
20
~ 10
13
-
-Атомда электронлар бир-бири билан, ядро
билан ҳам электромагнит кучлар орқали
боғланган. Шу сабабли атом физикасида фақат
электромагнит кучларни ҳисобга олиш мумкин.
-Ядрода эса нуклонлар ядро кучлари орқали
боғланган протонлар ўртасида электромагнит
кучлари ҳам таъсир қилади. Ядро физикасида
гравитацион
таъсирдан
ташқари
барча
фундаментал ўзаро таъсирларни ҳисобга олиш
мумкин.
Nаzоrаt sаvоllаri:
1. Rаdiоаktivlik jаrаyonini аtоm, mоlеkulа yoki
kristаllаrdа bo‘lаdi dеb tushuntirish mumkinmi?
2. Tоmsоn mоdеli vа kаmchiligi.
3. Rеzеrfоrdning plаnеtаr mоdеli vа kаmchiligi.
4. N.Bоr pоstulаtlаri vа muhimligi.
5. Yadrоning prоtоn-elеktrоn (pe–) mоdеli vа bu
mоdеlning yarоqsizligi.
6. Yadrоning prоtоn-nеytrоn mоdеli nimа? Bu
mоdеlning yarоqlilik sаbаbi.
Adabiyotlar
1. Mo‘minov T.M., Xoliqulov A.B., Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va
zarralar fizikasi. Oliy o‘quv yurtlarining fizik bakalavr ta’lim
yo‘nalishi talabalari uchun o‘quv qo‘llanma. Toshkent-2009. 1-8-бет.
2. R.B.Bekjonov. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. T.1995. 1-bob, 6-12
betlar.
3. Muminov T.M.,Xoliqulov A.B.,Xushmurodov Sh.X. Atom yadrosi va
zarralar fizikasi maruzalar matini Samarqand, 2001.
4. K.T.Teshaboyev. Yadro va elementar zarralar fizikasi. T.1992.5-12
betlar.
5. К.Н.Мухин. Экспериментальная ядерная физика. Т.1, М.1974.11-21
ст.
6. Ю.М.Широков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. М.1980.7-29 ст.
7. Д.С.Сивухин.Общий курс физики. Ч2.М.1989.7-17ст.
Эътиборингиз учун рахмат!