Атом ядросыны моделі

Жоарыда айтыландай нейтрон ашыланнан кейін, совет физигі Д.Д.Иваненконы сынан гипотезасы бойынша атом ядросы протон мен нейтроннан трады. Біра, бл гипотезада ядродаы блшектерді орналасуы жне оны озалысы жнінде еш сз болан жо.

Атом ядросыны рылымында атом рылымымен салыстыранда принциптік айырмашылы бар. Яни, атом центрінде заряды о кішкене клемде ауыр (электрон массасынан кп лкен) блшектер орналасан, ол протон мен нейтроннан трады. Атом ядросында центрге тартыш кш жо. Олай болса ядролы кш (брын айтыландай) те жаын аралыа ана сер етеді, ондаы нуклондар тек зіні жаын орналасан блшектерімен серлеседі. Атом ядросы, атом сияты планетарлы рылымды сипата ие бола алмайды. Яни, ол зіні рылымы жаынан молекула рылымына сас. Молекула райтын блшектер массасы жне кштері жаын келетін блшектермен зара серлеседі, олай болса атом ядросын ратын нуклондарда жаын орналасан блшектермен ана серлесе алады. Принцип бойынша атом ядросы шін молекула моделін олдануа болады. Онда атом ішіндегі пайда болан электронды абатты атом ядросы шін олдануа келмейді.

Атом ядросыны даму сатысына байланысты атом ядросы планетаралы моделден, молекулалы моделге жаын боланымен, оан атом ішіндегі электронды абаттарды кейбір жадайларын олдануа келеді. Ядролы абаттардаы толтыру былыстарында белгілі мерзімділік байалатындыы аныталанымен ядролы абат идеясы, яни нуклондардарды механикалы жне магниттік моменттері болады, олар квантты задылы бойынша осылады. Атом ядросы озан кйде бола алады, одан ауысанда -сулесін шыарады. Атом ядросындаы нуклондар кйін, бас квантты сан арылы анытауа болады.

Олай болса нуклонны орбита бойындаы озалысын анытайтын орбиталды квантты санды (l), бас квантты сан ( n) арылы алмастырайы. Онда атом ядросыны ішіндегі нуклондар, атомны абатындаы электрондар сияты кйде болады. Егер квантты сан жиынтыын ne, le, je, me бас квантты сан, орбиталды, толы жне магниттік квантты сан трінде сипаттаса, онда нуклондарды nk, lk, jk, mk квантты сандармен рнектеуге болады.

Олай болса, атомны электронды абатын Nn= 2n2 бас квантты сан арылы анытаса, абышаны Nl=2(2l+1) орбиталды квантты сан арылы анытаймыз, ал атом ядросындаы нуклондар бас квантты жне орбиталды квантты сандар арылы топа блінеді. Сонымен атар, электронды абат састыы, атом ядросыны ішіндегі (протондар мен нейтрондар) блшектер саны бойынша топ- абатын тзетіндігін ктуге болады:

N1=2,1s абышада

 

т.б.

 

Олай болса рбір атом ядросындаы толтырылан абаттар мынадай: 2 (1s абышада); 8 (2s, 2р абышада); 18 (3s, 3р, 3d абышада); 32 (4s, 4р, 4d, 4f абышада); 50 (5s, 5р, 5d, 5f, 5g абышада); 72 (6s, 6р, 6d, 5f, 6g, 6h абышада); 98 (7s, 7p, 7d, 7f, 7g, 7h, 7k- абышада) болу керек.

Шын мнінде атом ядросындаы абышада орналасан нуклондар саны: 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126, 152 болады. Бл сандар аздап 2n2 задылыынан ауытиды. Мндай аздаан ауытулар электронды абаттада кездеседі, оны Паули слбасы бойынша осымша электрондарды зара серлесуінен деп тсіндіреді. Бл атом ядросында да орын алады. Ядролы абат идеясын алаш 1932ж. Совет физигі Д. Д. Иваненко сынады да, артынша протон мен нейтроннан тратын атом ядросыны моделін тжырымдады. Д. Д. Иваненкодан баса ядролы физиканы бл саласында лкен ебек осан алымдар (КСРО-да): А. П. Знайко, М. А. Левитская, А. А. Соколов жне т.б.

азіргі кезде атом ядросыны моделі ядролы абат жйесінде толы тсіндірілмейді, оны алымдар мойындайды.

Протондар абаты немесе нейтрондар абаты жоары да айтылан киелі сандара те болса, ондай атом ядросы те орныты болады. Егер, нейтрондар санымен протондар саны киелі сана сйкес келсе, ондай атом ядросы ерекше орныты болып саналады. Бл тек мынадай сана(2Не4-екі нейтрон жне екі протон); (8О16- сегіз протон жне сегіз нейтрон); (20Са40 - жиырма протон жне жиырма нейтрон). Ал, елу (50) санына сйкес келетін нейтрондармен протондар жо, онда нейтрон саны протон санынан басым болады. Сондытан ядроны толтырылан нуклондары протоны Z=50; Z=82; N>50 жне N>82, (нейтрондары) немесе N= 50; N= 82; N= 126 жне Z<50; Z<82; Z<126 болуы ммкін. Осындай изотоптара алайы жне орасын сонымен атар, стронций (38Sr88), иттрий (39Y89), цинк (40Zn90), молибден (42Мо92), барий (56Ва138), церий (58Се140), лантан (57La139), празеодим (59Pr141), неодим (60Nd142), орасын (82Pd208), висмут (83Вi209) сйкес келеді.

Атом ядросыны абыша моделі, атом ядросыны механикалы жне магниттік моменттерін тсіндіруге ммкіндік береді. Соны негізінде атом ядросындаы зарядтарды таралу задылыын тсіндіру ммкіндігін, атом ядросыны ртрлі орнытылыын, атом ядросыны сфералы симметриядан ауытуын жне кптеген баса да ядролы былыстарды тсіндіреді. сіресе массалы саныны суіне байланысты атом ядросыны былыстарыны згеру мерзімділігі электронды абатты асиеттерін табуы те ерекше болып табылады. Егер, атом ядросындаы нуклондарды таралуы біралыпты болса, яни сфералы еркін сйы тамшысы трізді деп арастырса, онда ядроны беттік керілу кші сйыты беттік керілу кшінен миллион есе лкен болады. Затты атом ядросыны тыыздыы (я), атом ядросыны радиусы (r) болса, онда атом ядросыны массасы:

(5.4.1)

Егер бір нуклона келетін орташа массаны - m1десек, онда

mя=Am1

онда атом ядросыны радиусы:

(5.4.2)

Сонымен атом ядросыны радиусы, атом ядросындаы блшектер саныны куб тбіріне пропорционал. N=1.

(5.4.3)

 

сонда:

Осы модель арылы аныталан зат ядросыны тыыздыы бл лкен шама.