Gamma-kvantning moddada to‟liq yutilish koeffitsienti.
Yuqorida
𝛾 -nurlarning moddada yutilishi va sochilishini ifodalaydigan
jarayonlar ko‟rildi. Bu jarayonlarda
𝛾 -nurlarning moddada to‟liq yutilish
koeffitsientini qarab chiqish mumkin.
Gamma-kvantlarning moddadan o‟tishida kuchsizlanishi uch xil jarayon bilan
yuz beradi: fotoelektrik yutilish, kompton sochilish, elektron-pozitron xosil
bo‟lishida yutilish.
Bu uch jarayon xam bir-biriga bog‟liq bo‟lmagan xolda yuz beradi. Bu uch
jarayonda
𝛾-kvantlar sonining kamayishini quyidagi uch tenglama orqali ifodalash
mumkin:
𝜏
𝜎
Bu tenglamalarda
𝜏 va fotoeffekt va juft xosil bo‟lishida yutilish
koeffitsientlari,
𝜎 -kompton effektida sochilish koeffitsienti. Gamma-kvantlar moddadan
o‟tganda dx qalinlikda to‟liq kuchsizlanishi:
𝜏 𝜎
𝛾-kvantlarning to‟liq kuchsizlanish koeffitsienti
𝜏 𝜎 (16)
𝜏 𝜎 koeffitsientlar moddaning atom nomeri ga va 𝛾-kvantlar energiyasiga
bog‟liq.
Neytronlarning moddalardan o‟tishi
Yadro tarkibi proton va neytrondan tashkil topgan bo‟lib, ular yadro kuchlari
orqali bog‟langan. Proton (p) musbat (+) zaryadga ega, neytron esa zaryadga ega
bo‟lmagan neytral zarra. Neytronlar modda orqali o‟tganda quyidagi jarayonlar
kuzatiladi:
1.
Neytronlarning nishon moddasi atomlari yadrolarida elastik sochilishi.
2.
Neytronlarning noelastik sochilishi.
3.
Neytronlarning yadro tamonidan qamrab olinishi.
4.
Kompaund reaksiyalar xosil bo‟ladi.
Bunday jarayonlar natijasida neytronlar modda atomlarida sochiladi, yutiladi
yoki ko‟payadi (yadrolar bo‟linishida).
Umumiy holda moddaning qatlamiga neytronlar dastasi tushsa, x-qalinlikdagi
moddadan o‟tgandan so‟ng, neytronlar soni quyidagi eksponensial qonun
yordamida aniqlanadi:
𝜈
𝜈
Bunda x-modda qatlamining qalinligi, sm larda;
-moddaning 1 sm
3
hajmidagi yadrolar soni;
𝜈
-moddaga tushayotgan neytronlar soni;
𝜈
-modda
qatlamining x qalinligidan o‟tgan neytronlar soni;
𝜎 𝜎
𝜎
-
to‟liq ko‟ndalang effektiv kesim.
1920 yilda Rezerford o‟zining umumiy tushunchalari asosida Z=0 bo‟lgan va
massasi proton massasiga yaqin bo‟lgan zarra mavjudligi haqidagi g‟oyani aytgan
edi. 1937 yilda Bote va Bekker
4
Be
9
yadrosini energiyasi 5,3MeV bo‟lgan α-
zarralar bilan bombardimon qilib, qalinligi bir necha sm qo‟rg‟oshindan o‟tadigan
magnit va elektr maydonlarida og‟maydigan nurlar hosil bo‟lganligini aniqladilar.
Keyinchalik J.Kyuri Bote hamda Bekker tajribalarini tahlil qilish maqsadida
tajribalar o‟tkazdi. Rezerford g‟oyasini Bote va Bekker, J.Kyurilar tahlil qilishi
natijasida D.Chedvik bu tajribalarda kuzatilgan o‟tuvchi nurlanish og‟ir neytral
zarralar oqimi neytronlar oqimi degan gepotizani taklif qildi. Chedvik birinchi
bo‟lib neytron massasini aniqladi. Neytron massasi taqriban proton massasiga teng,
. Keyinchalik neytronning spini
; magnit moment
,
musbat juftligi
aniqlandi. Neytronning aniq massasi
;
.
Neytronlar modda orqali o‟tganda modda atomlari elektron qobiqlaridagi
elektronlar bilan o‟zaro ta‟sirlashmaydi, Kulon maydoni tamonidan itarilmaydi.
Neytronning yadroga kirishi uchun potensial to‟siq yo‟q. Neytronlar modda
atomlari yadrolari bilan o‟zaro ta‟sirlashadi. Bunday o‟zaro ta‟sirlar turlicha bo‟lib,
neytronlarning energiyasiga va yadrolar xiliga bog‟liq. Neytronlar energiyasiga
qarab quyidagi guruxlarga bo‟linadi:
1.
Sovuq neytronlar, energiyasi 0,025 eV dan kichik.
2.
Issiq neytronlar, energiyasi 0,025 dan to 0,05 eV gacha. Yutuvchi
moddada sovuq va issiq neytronlarni qamrash reaksiyalari vujudga kelishi
kuzatiladi.
3.
Oraliq neytronlar, energiyasi 0,025 dan 0,5 keV gacha yetadi. Bunday
neytronlar moddadan o‟tganda ularning modda yadrolarida elastic sochilishi
kuzatiladi.
4.
Tez neytronlar, energiyasi 0,2 dan to 20 MeV gacha yetadi. Bunday
neytronlar moddadan o‟tganda modda yadrolarida elastik va noelastik sochilishlari
mumkin. Bunda yadroviy reaksiyalar sodir bo‟ladi.
5.
Yuqori tezlikdagi neytronlar, energiyasi 20 MeV dan 300 MeV gacha
yetadi. Bu vaqtda neytronlar modda yadrolari bilan ta‟sirlashganda ko‟p sondagi
zarralar chiqarish bilan bo‟ladigan reaksiyalar ketadi.
Neytronlar moddalardan o‟tganda eksponensial qonun asosida yutiladi.
Neytron nurlanishidan ximoyalanish hisoblanganda issiq va sovuq neytronlarning
moddalarda yutilishiga asoslaniladi. Tez neytronlar esa avval sekinlashtiriladi.
Energiyasi 0,5 MeV dan katta bo‟lgan neytronlar yutuvchi modda yadrolari bilan
noelastik to‟qnashib sochiladi. Bunda yadrolar uyg‟ongan xolatda bo‟ladi va
fotonlar chiqaradi. Bundan tashqari neytronlar nurlanishi ta‟sirida ko‟pgina
moddalar aktivlashadi. Bunda moddalarning sekinlashtirish, ximoya va yutish
xususiyatlari aniqlanadi. Tez neytronlar atom nomeri kichik bo‟lgan moddalarda
yaxshi sekinlashadi. Bunday moddalarga parafin, suv, beton, plastmass kabi
moddalar kiradi. Issiq neytronlarning yaxshi yutilishini ta‟minlash uchun bor,
kadmiy, borli po‟lat, boral, borli grafit, kadmiyning qo‟rg‟oshinli qotishmasidan va
b.lardan foydalaniladi. Neytronlarning moddalardan o‟tish qobiliyati gamma-
nurlanishlarning moddalardan o‟tish qobiliyatiga tenglashadi.
Neytronlar moddalardan o‟tganda modda atomlari yadrolari bilan o‟zaro
ta‟sirlari turlicha bo‟lishi mumkin. Birinchidan neytronlar atom yadrolari bilan
to‟qnashganda neytronlar elastik va noelastik sochiladi. Ikkinchidan neytronlar
ta‟sirida (n, α), (n, p), (n, 2p) reaksiyalari va og‟ir yadrolarning bo‟linishi sodir
bo‟lishi mumkin.
Atom nomeri (z) kichik bo‟lgan elementlar uchun birinchi uyg‟ongan holat
energiyasi uning asosiy holat energiyasidan 1 MeV ga yuqori bo‟ladi. Shuning
uchun energiyasi 1 MeV bo‟lgan neytronlarning atom yadrolarida noelastik
sochilish ehtimoliyatiga nisbatan elastik sochilishning ehtimoliyati yuqori bo‟ladi.
Elastik to‟qnashishda neytron yadro maydoni tomonidan itariladi, bunda
neytron yadroda elastik sochiladi. Bu vaqtda yadro va neytronning yig‟indi kinetik
energiyasi o‟zgarmaydi. Yadro asosiy holatda bo‟ladi. Neytronlar yadro bilan
noelastik to‟qnashganda kinetik energiyasi E
k
bo‟lgan neytron yadroda yutiladi.
Elementning atom nomerining ortishi bilan yadroning uyg‟ongan holatining
minimal energiyasi 0,1 MeV gacha kamayadi. Bunda energiyasi katta bo‟lgan
neytronlar yadrolarda elastik va noelastik sochilishlari mumkin. (n, n') reaksiyasi
hosil bo‟lganda tez neytronlar yadro-nishon bilan birlashib, birikma yadro hosil
qiladi, bunda kichik energiyadagi neytronlar chiqariladi, birikma-yadro esa
uyg‟ongan holatda qoladi. Yadroning uyg‟onish energiyasi quyidagi formula orqali
aniqlanadi:
Bu formulada
-birikma yadrodagi neytronning bog‟lanish energiyasi;
-
yadroning uyg‟onish energiyasi;
-yadrodan chiqarilgan neytron energiyasi.
Birikma yadro γ-nurlar chiqarish bilan yoki boshqa yo‟lllar bilan tezda
energiyasi kichik bo‟lgan asosiy holatga o‟tadi. Neytronlarning yadroda yutilishi
yadroviy reaksiyalar hosil bo‟lishiga olib keladi, jumladan sun‟iy radioaktivlik va
yadrolarning bo‟linishi hosil bo‟ladi. Neytronlar ta‟sirida yuzaga keladigan ayrim
reaksiyalarni ko‟rish mumkin.
1)
Neytronning radiatsion qamrab olinishi. Bu jarayonda (n, γ) reaksiyasi
hosil bo‟ladi.
Bunda
-yadro β
+
-radioaktiv yadrodir. Chunki neytronlar soni n ning
protonlar soni p ga nisbati ortadi va bu yadro β
-
yemirilish bilan turg‟un holatga
o‟tadi, ya‟ni:
̃
Bunday reaksiyalar sekin neytronlar ta‟sirida yuzaga keladi. Bunday
reaksiyani quyidagi reaksiya misolida ko‟rish mumkin.
2)
Protonlar hosil bo‟lishi bilan bo‟ladigan reaksiya (n, p)
Hosil bo‟lgan
-yadro
radioaktivdir. Buni quyidagi reaksiya misolida
ko‟rish mumkin:
̃
Bunday reaksiyalarni kinetik energiyasi 1 MeV bo‟lgan neytronlar ham hosil
qiladi.
Bu reaksiyalar yengil yadrolarda issiq neytronlar ta‟sirida ham yuzaga kelishi
mumkin.
3)
α-zarralar hosil bo‟lishi bilan bo‟ladigan (n, α) reaksiyalar.
Bunday reaksiyaga quyidagi reaksiya misol bo‟lishi mumkin:
(n, α) reaksiyalarni energiyasi kichik bo‟lgan neytronlar yengil yadrolarda
hosil qiladi. Og‟ir yadrolarda bunday reaksiyalarni hosil qilish uchun energiyasi
yuqori bo‟lgan neytronlardan foydalaniladi. Lekin (n,2n) reaksiyasi xosil
bo‟lishining ham ehtimoliyati mavjud. Yadrodan α-zarra uchib chiqishida
yadrodagi neytronlar soni dastlabki yadrodagiga nisbatan ortadi, shuning uchun
xosil bo‟lgan yadro odatda
radioaktiv bo‟ladi. Masalan:
̃
4)
Ikki yoki undan ko‟p nuklonlar hosil bo‟lishi bilan quyidagi
reaksiyalar hosil bo‟ladi: (n,2n), (n,3n), (n,np). Bunday reaksiyalar bo‟sag‟a
reaksiyalar bo‟lib, neytron energiyasi 10 MeV dan katta bo‟lganda hosil bo‟ladi.
70% xollarda xosil bo‟lgan yadro pozitron (β
+
) chiqarish yoki K-qamrash bilan
yemiriladi. Bu vaqtda yadroda protonlarning soni ortib ketadi. Masalan:
→
𝜈
5)
Bo‟linish reaksiyasi. Bo‟linish reaksiyasi (n, f) energiyasi - 1MeV
bo‟lgan neytronlar ta‟sirida ba‟zi bir og‟ir elementlar yadrolarida hosil bo‟ladi,
bunday reaksiyalar issiq neytronlar ta‟sirida ham hosil bo‟ladi. Bo‟linish
reaksiyasini quyidagicha ifodalash mumkin:
Bunda k-neytronlar soni bo‟lib,
oraliqda bo‟ladi.
Neytronlarning
modda
bilan bo‟ladigan har xildagi ta‟sirlarining
ehtimoliyatini ifodalaydigan koeffitsient σ kiritilgan, uning o‟lchov birligi sm
2
. σ-
reaksiyalar hosil bo‟lishining effektiv ko‟ndalang kesimi deyiladi. Buni
quyidagicha tushinish mumkin. Issiq neytronlar oqimi 1sm
3
hajmdagi azotdan
o‟tayotgan bo‟lsin (normal sharoitda 1sm
3
xajmdagi azotda 10
18
sondagi atomlar
bo‟ladi). Neytronlar azot atomlari bilan ta‟sirlashganda ketadigan (n,p) reaksiyasi
uchun effektiv kesimi azotga tushayotgan neytronlar soni 10
6
bo‟lganda reaksiya
ketishining effektiv kesimi σ quyidagicha aniqlanadi:
yoki σ=1barn neytronlar ta‟sirida reaksiya ketishining effektiv ko‟ndalang
kesimi σ barn larda o‟lchanadi.
Neytronlarning energiyasiga bog‟liq ravishda moddalar bilan o‟zaro ta‟sirlari
ham turlicha bo‟ladi.
|