Ядро лшемі. Ядролы кш. Байланыс энергиясы

Ядроны шар трізді деп арастырса, онда оны радиусы мынандай формуламен дл аныталады.

(5.2.1)

Ядролы физикада бірлік зындыа ферми алынды, ол 10^-13см те болады. Осы формула бойынша, ядроны клемі ядродаы нуклондар санына пропорционал болады.

Ядроны потенциал энергиясы:

мндаы U₀= 50Мэв,r₀-серлесу радиусы, r-серлескен нуклондар араашытыы.

Ядро спині. Нуклондарды спиндері жинаталып ядроны орты спинін береді. Нуклон спині - ге те. Сондытан ядроны спиндік квантты саны (S), нуклондарды (А) та мндерінде жартылай мнге, ал жп мндерінде бтін мнге (не нлге) те болады. Ядро спині бірнеше бірліктен аспайды. йткені ядродаы кптеген нуклондарды спині бір-біріне арама-арсы баытта болады да зара компенсацияланады.

Ядродаы барлы нейтрондар мен протондар та болса, онда ядро спині нлге те болады.

Ядро моменті. Ядроны механикалы моменті ( мен электронды магниттік моментіні жиынтыы, ядроны толы магниттік моментін ( )береді.

Ядроны толы магниттік моменті, F- квантты сан арылы аныталады. Электрон мен ядроны магнит моменттері зара серлесу кезінде бадарланып атом кйіні энергиясы аздап згереді.

Орбиталды жне спиндік магниттік моменттерді серлесулері, атом спектрлеріні рылымын анааттандырады. Ал, мен моменттеріні серлесулері атом спектріні жа рылымын анытайды.

Ядролы кш. Атом ядросы зара кулонды тебу кштермен серлесетін протондар мен нейтрондардан ралан. Атом ядросы орныты жйе, ол электр кшіні серінен тебіліп шашырап кетпейді. Сонымен атар олара тартылу кшіде сер етеді оны "ядролы кштер" деп атаймыз. Ядролы кш, кулонды кшке немесе магниттік кшке болмаса гравитациялы кшке еш сйкес келмейтін те жаын ашытыта (10^-15м) ана сер ететін ерекше кш. Ядролы физиканы негізгі бір орта масаты, осы кшті табиатын анытау болып табылады. Ол шін ядролы кшті негізгі асиеті мен сипатыны ерекшелігін арастыруа тура келеді. Оан дейін электрлік зара серлесетін, ядро протондарына ысаша тотала кетейік.

Атом ядросыны е электр заряды бар, ол оршаан кеістікте радиусы R ядролы сферада квазибіртекті орналасады да (r»R ашытыта), кернеуі электр рісін райды. Атомды жйе шегінде осы кернеуді санды мні те лкен болып табылады. Мысалы сутегіні атом ядросыны маындаы электр рісін райтын кернеуі:

 

 

Ядроны бетінде

 

Ядроны электр рісі (ядролы кш сері) зарядталан блшектерді шашырауын зерттеу арылы аныталады. Осы баытта альфа блшегіні шашырауын тыш эксперимент бойынша арастыран Резерфорд (1911) болатын. Альфа блшегімен жасалан эксперименттік зерттеулерде энергия (4-6 Мэв-а дейін) онша лкен емес, баылау бойынша лкен ашытыта (r>1,23·10^-15А^1/3м) ріс кулонды болады жне ядроны потенциал рісі ядроа дейінгі r ашытыа ( ) кері пропорционал. Резерфорд -блшегіні шашырауын зерттеу кезінде (C¹²,N¹⁴), ядроа жаын келген блшекке ядролы ріс тарапынан лкен кулонды кш сер еткендіктен, блшек гипербола тармаымен озалатындыын анытады. ріс тарапынан сер ететін бл кш, ядролы кш деп аталады.

Ядро рісінен альфа блшегіне сер ететін, кулонды тебу кшіні потенциал энергиясыны туелділігі мндаы е-ядро заряды, ₁е -блшек заряды. зірше ядролы тартылуды потенциал энергиясыны r-ашытыа туелділігі дл наты белгілі емес, яни ядролы кшті сер заы белгісіз болып отыр. Ядролы серлесуді потенциалды энергиясыны табасы теріс, ол ядро ішінде траты шама болуы ммкін, ал ашыты (нуклондар арасы) артанда шыл нлге мтылады (ядро шекарасында). Яни, араашыты артанда ядролы жылдам тмендейді, араашыты R лкен боланда нлге жуытап, ядролы кш орнына кулонды тебу кші ана сер етеді.

 

Ядролы кш нуклондарды ішкі байланыс энергиясына сйкес келді. Атом ядросыны байланыс энергиясыны абсолют мні мынадай формула арылы аныталады:

(5.2.2)

 

мндаы: N-нейтрон саны, - бастапы ядро массасы, ал

 

(5.2.3)

массалар аауы деп аталады. Олай болса байланыс энергиясы, массалар аауын табу арылы аныталады. Сонымен, ядро беріктілігі деген ым енгіземіз, оны бір нуклона келетін байланыс энергиясымен массалар аауы арылы анытаймыз.

 

(5.2.4)

 

(5.2.5)

А-нуклон саны. Бл шамалар нерлым лкен болса, сорлым ядро берік болады. мен - аралы жйе ортасында лкен болады, ал шетінде кіші болады.

Атом ядросыны орнытылыы, ядролы кштерді те лкен болуына байланысты.

Аралы жйедегі жеіл химиялы элементтерді протондар мен нейтрондар саны бірдей жне шамалас болып келгендіктен ядролар біршама орныты болады. Аралы жйедегі 82-ші химиялы элементтен тмен жатан, те ауыр химиялы элементтерді нуклондар саны кп боландытан, оларды ядролы кштер толыымен орныты болуын амтамасыз ете алмайды. Сондытан, ондай ядролар здігінен ыдырайды, ондай ядролар радиоактивті деп аталады.

Мысалы: ₃Li⁸-изотопынан бета блшегі ыдырайтын болса (-е), онда ₃Li⁸е⁰ + ₄Ве⁸ кшеді.

Орныты ядроларды: заряды, массасы, радиусы, спині, магниттік моменті, жптылыы, электромоментіні квадроуполдыы сипаттайды. Ал, радиоактивті ядроны осымша сипаттамалары болады: оан радиоактивті трленулер (,-ыдырау, спонтонды ыдырау т.б) жартылай ыдырау аралыы, энергия шыаруы т.б. жатады.