Microsoft Word nuva-elektron vers[1]. Sajida Abdulvahabova doc
Yüklə 78,91 Kb. Pdf görüntüsü
|
|
NÜVƏ FİZİKASI 1. Nüvə fizikasına giriş. Atom nüvəsinin tərkibi. İzotoplar, izotonlar, izobarlar, nuklon anlayışı. Nüvə fizikasına giriş. Nüvə fizikası javan elm sahələrindən biridir. XIX əsrin axırlarına qədər atom nüvəsi haqqında elmə heç bir şey bəlli deyildi və atom bölünməz hissəjik kimi qəbul edilirdi. Nüvə fizikasının inkişafını şərti olaraq üç dövrə ayırmaq olar. Birinji dövr (1896 -1932) atomun quruluşu haqqında ümumi anlayışların müəyyənləşdirildiyi dövrdür. Bölünməz sayılan atomun quruluşu haqqında ilk fikirlər Anri Bekkerel tərəfindən 1896-jı ildə uranın radioaktivlik xassəsinin kəşfi ilə əlaqədardır. Pyer-Küri və Mariya Skladovskayanın apardığı təjrübələr radioaktivliyin kənar şərtlərdən asılı olmayıb, məhz uranın özünə xas olduğunu göstərmişdir. Sonralar, onlar radioaktivlik xassəsinə malik olan bir neçə element də kəşf etmişlər. Bu kəşflərdən sonra radioaktivlik Rezerford tərəfindən təjrübi metodlarla ətraflı öyrənilir. Təjrübələrdən məlum olur ki, radioaktiv elementlər üç jür: α-, β- və γ- şüaları buraxır. Beta şüaları yüksək enercili elektronlar selindən, alfa şüaları isə müsbət yüklü zərrəjiklərdən ibarətdir. Qamma şüaları Rentgen şüalarına analoci olan, lakin onlardan daha sərt olan şüalardır. α- və β- şüaları maqnit sahəsində əks istiqamətlərə meyl etdiyi halda γ- şüalarına maqnit sahəsi təsir etmir. 1897-ji ildə J.Tomson tərəfindən elektronun kəşf edilməsi (bu tarix ilk elementar zərrəjiyin kəşf tarixi kimi qəbul edilir), radioaktivlik və fotoeffekt hadisələri atomun mürəkkəb quruluşa malik olması haqqında mülahizələrin meydana çıxmasına səbəb oldu. J.Tomson tərəfindən verilən atomun ilk modelinə görə atom müsbət yüklərin bərabər paylandığı kürədən ibarətdir. Mənfi yüklü elektronlar bu kürənin içərisində yerləşib, müsbət yüklərlə Kulon qarşı-lıqlı tə’sirdə olur. Rezerfordun α -zərrəjiklərin atomlardan səpilməsi ilə apardığı təjrübələr Tomsonun atom modelinin doğru olmamasını göstərdi. 1911-ji ildə Rezerford atomun planetar modelini verir. Bu modelə görə atom ölçüsü 10 -15 m olan müsbət yüklü ağır nüvədən və onun ətrafında fırlanan elektronlardan ibarətdir. Sonralar N.Bor kvant mexanikasına əsasən Rezerford modelini inkişaf etdirdi. Nüvə fizikasının sonrakı inkişafı laboratoriya şəraitində nüvə reaksiyalarının aparılması, stabil izotopların (eyni sıra nömrəsinə malik olub, müxtəlif kütləli atomlar) kəşfi, α- çevrilmənin nəzəriyyəsinin verilməsi ilə ə laqədardır. P.Dirak elektronun relyativistik nəzəriyyəsini işləyir, antizərrəjik anlayışını verir. Nüvənin hərtərəfli öyrənilməsi üçün texniki metodlar işlənib hazırlanır. Nüvə fizikasının inkişafının ikinji dövrünə (1932-1949) müasir nüvə fizikasının ilkin tarixi kimi baxmaq olar. 1932-ji ildə Ç.Çedvik tərəfindən neytron kəşf edilir. Bir-birlərindən asılı olmayaraq, D.İvanenko və V.Heyzenberq nüvənin neytron-proton modelini verirlər. Bu modelə görə nüvə Z sayda pro-tondan və N sayda neytrondan ibarətdir İ.Küri və F.Colio-Küri tərəfindən sün’i radioaktivlik, İ.Kurçatov tərəfindən isə nüvə izomerləri (proton və neytronlarının sayı eyni olub, yaşama müddətləri müxtəlif olan nüvələr) kəşf edilir. 1939-ju ildə O.Qan və F.Ştrasman tərəfindən uran nüvəsinin neytronlarla bölünməsi kəşf edilir. Bir qədər sonra Q.Flyorov və K.Petrcak uranın özbaşına bölünməsini müəyyən edirlər. 1942-ji ildə E.Ferminin rəhbərliyi altında dünyada ilk dəfə olaraq ABŞ-da nüvə reaktoru işə salınır. Kosmik şüaların tədqiqi nətijəsində 1938-ji ildə µ - mezonlar, 1947-ji ildə isə π - mezonlar kəşf edilir. 1947–ji ildə Berklidə (ABŞ) protonları 330 Mev–ə qədər, 1949-ju ildə isə Dubnada (SSRİ) protonları 440 MeV–ə qədər sürətləndirən sürətləndirijilər qurulur. Sür’ətləndirijilərin qurulması, yeni zərrəjiklərin kəşfi nüvə fizikasında yeni bir bölmənin – elementar zərrəjiklər fizikasının yaranmasına səbəb olur. Nüvə fizikasının üçünjü dövrünü atom nüvəsinin quruluşunun, nüvə reaksiyalarının mexanizmlərinin ardıjıl öyrənilməsinin müasir dövrü kimi xarakterizə etmək olar. 50-ji illərdə nüvə fizikasının inkişafı kosmik fəzanın tədqiqatları ilə əlaqədardır. Kosmik şüaların öyrənilməsi yeni-yeni zərrəjiklərin kəşfinə səbəb olmuşdur. Nüvənin bir çox xassələrini müəyyən etməyə imkan verən təjrübələr qoyulmuş, yeni transuran elementləri sintez edilmiş, fundamental qarşılıqlı tə’sirlərin kvantları aşkar edilmişdir. Hal-hazırda bu qüvvələrin vahid bir nəzəriyyə daxilində izah edilməsi üzərində işlər aparılmaqdadır. Nüvə fizikasının qarşısında bir çox məsələlərin həlli, o jümlədən nüvə qüvvələrinin mahiyyətini aşkar etmək, istilik nüvə reaksiyalarını idarə etmək, elementar zərrəjiklər fizikasının bir sıra digər problemlərinin açılması durur. Nüvə fizikası fundamental elm olub digər elmlərin inkişafına böyük təsir göstərir. Həqiqətən atom nüvəsi təbiətin əsasını təşkil edir. Nüvə iki yeni qarşılıqlı tə’sirin kəşfinə səbəb olmuşdur: nüvədə zərrəjikləri saxlayan güjlü qarşılıqlı tə'sir və onların çevrilməsinə səbəb olan zəif qarşılıqlı tə’sir. Nüvə və elementar zərrəjiklərdə baş verən hadisələrin öyrənilməsi bizi əhatə edən dünya, daha geniş mənada, Kainat haqqında təsəvvürlərimizin dəyişməsinə səbəb olur. Nüvənin kütləsi və yükü atomun elektron quruluşunda böyük rol oynadığından atomun fiziki və kimyəvi xassələrinə də təsir edir. Nüvənin quruluşunu öyrənməklə elementlərin fiziki-kimyəvi xassələri barədə məlumatlar vermək olur. Yerdə əsas enerci mənbəyi Günəş enercisidir. Günəş və ulduzlarda gedən proseslər istilik nüvə reaksiyalarının hesabına baş verir. İstilik nüvə reaksiyalarının öyrənilməsi və kosmik şüaların tədqiqi Kainatda baş verən prosesləri müəyyən etməyə imkan verir. Geoloci tədqiqatlarda təbii radioaktivlikdən daha geniş istifadə edilir. Süxurlarda radioaktiv elementlərin miqdarı ilə parçalanma zamanı yaranan stabil elementlərin miqdarını müqayisə etməklə süxurun yaşını müəyyən etmək olur. Bu üsulla Yerin yaşının 2 ⋅10 9 il olması müəyyən edilmişdir. Radioaktiv qanunauyğunluqlardan arxeologiyada da istifadə edilir. Radiokarbon şüalanma vasitəsilə qədim əşyaların və tarixi abidələrin yaşını müəyyən etmək mümkündür. Məsələn, 1 kq təzə ağaj parçasında və 1 kq qədim ağaj parçasında 6 S 14 izotopunun miqdarını müqayisə etməklə qədim ağaj parçasının yaşını hesablamaq olur. Təbabətdə də nüvə fizikasından istfadə edilir. Təbii və sün’i radioaktiv izotoplar müəyyən xəstəliklərin müalijəsinə tətbiq edilir. Nüvə fizikası nüvə enercisi və nüvə texnikasının elmi-nəzəri əsasıdır. Yer üzərində yanajaq mənbələri tükəndiyindən atom enercisi və istilik nüvə enercisindən istifadə etmək aktual məsələlərdən biridir. Bundan başqa, nüvə enercisindən hərbi məqsədlər üçün istifadə edildiyindən, nüvə bombaları dövlətin daxili və xariji siyasətinə təsir edir. Nüvə texnikasının təkmilləşməsi, yüksək göstərijili sürətləndirijilərin qurulması yeni kimyəvi elementlərin və zərrəjiklərin aşkar edilməsində əsas mənbədir. Yer üzərində müşahidə olunan nüvələr əsas halda olduqlarından onların həyəjanlanma hallarının öyrənilməsi anjaq sürətləndirijilərin vasitəsilə yerinə yetirilir. Qeyd etmək lazımdır ki, nüvə fizikası bir çox elm sahələrində istifadə edildiyi kimi, onun inkişafına da digər elm və texniki sahələr təsir edir. Fizikanın digər sahələrində olduğu kimi nüvə fizikasını riyaziyyatdan kənar təsəvvür etmək mümkün deyildir. Hesablama maşınlarında müəyyən fiziki hesablamaları aparmaqdan ötrü xüsusi proqramlar işlənib hazırlanır. Sürətləndirijilərin, detektorların və iz jihazlarının qurulması anjaq texniki tərəqqi əsasında yerinə yetirilə bilər. Nüvə fizikasında çox kiçik məsafələrdə və bir elementar zərrəjiyə düşən enercinin böyük qiymətlərində baş verən proseslər öyrənilir. Astronomların istinad etdikləri kimi məsafənin maksimum qiyməti Kainat qapalı olarsa onun ölçüləridir. Bu qiymət 10 26 m-dir. Nüvə fizikasında isə məsafənin yuxarı sərhədi olaraq atomun ölçüsü 10 -10 m götürülür. 10 -15 m nüvə fizikasının əsas bölmələrindən olan alçaq enercili zərrəjiklər fizikası üçün xarakterik məsafə, 10 -15 - 10 -18 m oblastı isə yüksək enercili zərrəjiklər fizikasına aid olan məsafədir. Məsafənin aşağı sərhədi hələlik dəqiq mə’lum deyildir. 10 -18 m –dən kiçik məsafələrdə adi fəza - zaman anlayışı ola bilər ki, öz mə’nasını itirsin və yaxud diskret qiymətlər alsın. Nüvə fizikasında məsafə vahidi olaraq m və ya Fermi (F) götürülür. 1F = 10 -15 m-dir. Axırınjı vahid bə’zən femtometr də adlanır. Kinetik enercinin minimum qiyməti sıfırdır. Anjaq nüvə fizikasında enercinin aşağı sərhədi olaraq elektronun atomdakı rabitə enercisi götürülür. Bu təxminən 10 -10 Erq-dir. İnsan tərəfindən alınan ən yüksək enerci isə hələlik 0,1Erq-dir. Mksimum enerci kosmik şüalardakı zərrəjiklərin enercilərində müşahidə edilmişdir. Bu enerci 10 -20 eV-dur. Bəlkə də sür’ətin maksimum qiyməti işıq sür’ətindən böyük olmadığı kimi, enercinin maksimum qiyməti üçün də yuxarıdan məhdudiyyət vardır. Nüvə fizikasında enerci vahidi olaraq elektronvolt (eV) götürülür. 1 eV enerci nüvə fizikasında çox kiçik vahid olduğundan (1eV=1,6 ⋅10 -12 Erq) kiloelektronvoltdan (keV), meqaelektronvoltdan (MeV) və qiqaelektronvoltdan (QeV) istifadə edilir: 1keV = 10 3 eV =1,6 10 -9 Erq, 1MeV = 10 6 eV =1,6 10 -6 Erq, 1QeV = 10 9 eV=1,6 10 -3 Erq. Axırınjı vahid bə’zən BeV ilə də işarə edilir. Atom nüvəsi üçün xarakterik enerci vahidi MeV-dir. Nüvədən onu təşkil edən zərrəjiklərdən birini qoparmaqdan ötrü bir neçə MeV enerci lazımdır. Nüvə fizikasında proseslər geniş zaman inter-valında baş verir. Proseslərin baş vermə müddəti xarakterik nüvə müddəti adlanan zaman ilə müqayisə edilir. Xarakterik nüvə müddəti bir elementar zərrəjiyin nüvənin daxilindən keçib getməsi üçün lazım olan zamandır. Nüvənin diametrini təxminən 5 ⋅10 -15 m, onun daxilində proton və neytronun sür’ətini 10 7 m/s götürsək, xarakterik nüvə müddəti üçün 10 -22 s alınar. 10 -22 saniyədən böyük müddətlər nüvə fizikasında böyük zaman hesab edilir. Laboratoriyalarda qeydiyyata alınan qeyri-dayanıqlı zərrəjiklərin yaşama müddətləri 10 -24 s tərtibindədir. Maksimum zaman isə 10 18 s-dir. Bu zaman müasir elmi baxışlara görə Kainatın yaşıdır. Nüvələrin və elementar zərrəjiklərin kütlələri müxtəlif sərhəddə dəyişir. Qeјd edək ki, nüvə və elementar zərrəjiklərin kütləsi dedikdə onların sükunət kütlələri başa düşülür. Kütlələri 2 ⋅10 -27 kq –dan 5 ⋅10 -27 kq-a qədər olan nüvələr mə’lumdur. Elementar zərrəjiklərdən ən yüngülü sayılan elektronun kütləsi 10 -30 kq, ən ağır sayılan ∆ rezonansın kütləsi isə 6⋅10 -27 kq-dır. Bundan başqa, kütlələri sıfır olan zərrəjiklər də mə’lumdur ( γ kvant, ola bilər ki, neytrino). Nüvələr üçün kütlə vahidi olaraq adətən atom kütlə vahidi götürülür. Qeyd edək ki, bir atom kütlə vahidinə 931,6 MeV enerci uyğun gəlir. Atomun elektron təbəqəsinin kütləsi nüvənin kütləsinə nəzərən çox jüz’i olduğundan nüvənin kütləsi demək olar ki, atomun kütləsi ilə üst-üstə düşür. Elementar zərrəjiklərin kütlələrini Eynşteynin: E=mc 2 düsturuna görə enerci vahidlərində ölçmək mümkündür. Enercini meqaelektonvoltlarla ölçdükdə impuls MeV/s, kütlə isə MeV/s 2 vahidlərində götürülür. Anjaq çox vaxt zərrəjiklərin kütləsi bilavasitə MeV vahidlərində ölçülür. Yüklə 78,91 Kb. Dostları ilə paylaş:
|