Ядроны массасы мен байланыс энергиясы

Дл лшеулер бойынша ядроны массасы ондаы нуклондарды массаларыны осындысынан рашанда кіші болатыны шыады

. (15.2)

Ядродаы нуклондарды массаларыны осындысынан оны массасыны айырымы массалы аау деп аталады. Массалы аау ядродаы нуклондарды байланыс энергиясын сипаттайды. Байланыс энергиясы – ядроны оны райтын нуклондара ыдыратуа кететін минимал энергия. Байланыс энергиясы ядроны беріктігін сипаттайтын негізгі шамаларды бірі. Ядроны байланыс энергиясын біле отырып, кез келген ыдырау жне ядроларды зара трлену процесстері шін энергетикалы шыыстарды есептеуге болады

. (15.3)

Практикалы есептеулерде тмендегі формуланы олдану ыайлы

, (15.4)

мндаы – атом массасы;

– сутегі атомыны массасы.

Байланыс энерсиясыны А толы нуклондар санына атынасы меншікті байланыс энергиясы деп аталады. Меншікті байланыс энергиясымен массалы санны туелділік сызбасы (15.2 суретке араыз) траты ядролар шін ядроларды асиеттері жне ядролы кштерді сипаты туралы ызыты мліметтер береді.

15.2 сурет

 

Массалы санны артуына байланысты меншікті байланыс энергиясы да -ге дейн артады. Яни, ядродаы жеке нуклонды бірнеше нуклондара тартылса оны байланысы кшейетінін білдіреді. А>60 болатын элементтерде меншікті байланыс энергиясы біртіндеп кемиді. Ол ядролы тартылу кші жаыннан сер етуші кш екенін білдіреді. серлесу ашытыы шамамен бір нуклонны лшемімен шамалас. Кшті байланысан нуклондар массалы саны 50 мен 60 аралыындаы ядролар (бл ядроларды меншікті байланыс энергиялары шамамен 8,7 МэВ/нуклон-а дейін жетеді).

Ядролы реакторларды, атом бомбаларыны жмыс істеу принциптері уран немесе плутон ядросыны нейтрондарды армап алу арылы ыдырау процесіне негізделген.

Жеіл ядроларды синтезделу процесі (ядроларды бірігуі) те жоары температурада жреді (термоядролы реакция). Олар Кн немесе жлдыздар ойнауларында кездеседі. азіргі кезде алымдар жер бетінде басарылатын термоядролы синтезді дістерін арастыруда.

Ядролы кштер

Ядродаы нуклондарды орасан зор байланыс энергиясы, нуклондар арасында, кшті кулонды тебу кшіне арамастан, нуклондарды те аз ашытыта стап тратын, те арынды серлесу бар екенін крсетеді. Нуклондарды ядролы серлесуі кшті серлесуге жатады.

Ядролы кштерді негізгі ерекшеліктерін арастырамыз.

Жаыннан сер етуші. Ядролы кштерді сер ету ашытыы шамамен ~ 10^–15 м. Егер, сер ету ашытыы 10^–15 м ашытытан айтарлытай аз болса, нуклондарды тартылуы тебілуге ауысады.

Ядролы кштерді зарядты туелсіздігі. Кшті серлесу нуклондарды зарядтарына туелсіз, яни протон мен протон, нейтрон мен нейтрон, протон мен нейтрон арасындаы зара тартылу кштері бірдей болады.

Ядеролы кштер нуклондарды спиндеріні зара бадарлануына туелді. Мысалы, ауыр сутегі ядросы (дейтрон), ондаы протон мен нейтрон спиндері параллель болса ана, тзіле алады.

Ядеролы кштер центрлі кш емес. Оларды серлесуші нуклондарды центрлерін осатын сызы бойымен баытталан деп елестетуге болмайды.

Ядеролы кштер аныу асиетіне ие. рбір нуклон баса нуклондарды белгілі бір шектелген санымен ана серлеседі. Себебі ядродаы нуклондар саны артанымен оларды меншікті байланыс энергиясы траты болып алады.

Ядеролы кштер нуклондарды салыстырмалы жылдамдыына туелді.

Ядеролы кштерді алмасу сипаты. азіргі заманы тсінік бойынша кшті серлесунуклондарды пи-мезондар деп аталатын блшектермен виртуалды алмасауы арылы жзеге асады. Оларды кбнесе пиондар деп атайды.

Пиондарды екі зарядты кйі бар, о жне теріс заряд. Бл блшектер траты емес жне спиндері болмайды. Пиондарды негізгі асиеттері 15.2 кестеде крсетілген.

15.2 к е с т е – Пиондарды сипаттамалары

Пионны белгіленуі	Массасы, МэВ	Электр заряды, е	мір сру уаыты, с

Нуклондар арасындаы алмасу серлесуін арастырамыз. Егер нуклон энергиясыны аныталмаандыы шамасынан кем болмаса ол пион шыара алады. Бл жадайда энергияны саталу заыны бзылуы байалмайды. Энергия-уаыт аныталмаандытар атынасы бойынша шыарылан пиондар уаыттай мір сріп, сол нуклондара немесе баса нуклондара айта жтылады.

Блшектермен алмасу тек кшті серлесуде ана емес, баса да барлы серлесулер негізінде жатыр жне табиатты фундаменталды квантты асиеті болып саналады. серлесулерді жзеге асыратын, шыарылатын жне жтылатын блшектер – виртуалды блшектер деп аталады.

Виртуалды процестер нтижесі:

, , , .

Жеке нуклон ядро рісін райтын, виртуалды -мезондар блтымен (мезонды тон) оршалан.

Сонымен нуклондар арасындаы кшті серлесу, оларды зара виртуалды пиондармен алмасуы арылы жзеге асады екен. Кшті серлесуді бірнеше схемасы тменде келтірілген.

, , .

Ядролы кштерді алмасу сипаты нейтронны магниттік моментіні бар екенін тсіндіруге ммкіндік береді.

Айта кететін жадай, нуклондарды пиондармен алмасу арылы серлесуіні айтарлытай сапалы теориясы рылан жо. Оны ру кезінде крделі математикалы иыншылытар кездеседі, оны басты себебі ядролы кштерді те уатты болуы.

Дебиеттер тізімі

1. Искаков Ж.И., Сыздыова Р.Н., Кенжебекова А.И. Физика 1. Дрістер конспектісі – Ал­маты: АЭжБИ, 2009. – 54 б.

2. Савельев И.В. Жалпы физика курсы.- М.: Наука, 1989. - т. 2, 3.

3. Детлаф А.А. , Яворский Б.М. Курс физики. -М. : Высш. шк., 2002.

4. Трофимова Т.И. Физика курсы. - М. : Высш. шк., 2004.

5. Абдуллаев Ж. Жалпы физика курсы. –А.: Ана тілі, 1991.