Quruluşunu, xassələrini, radioaktiv çevrilmə proseslərinin və

Nüvə fizikası — fizikanın bölünməsi; nüvənin quruluşunu, xassələrini, radioaktiv çevrilmə proseslərinin və nüvə reaksiyalarının mexanizmini öyrənir. Bəzən nüvə fizikasına elementar zərrəciklər fizikası və nüvə energetikası da daxil edilir. Nüvə fizikası astrofizika, bərk cisimlər fizikası,  kimya, biologiya,  tibb və s. elmlərin inkişafında mühüm rol oynayır.
Nüvə fizikasının inkişaf tarixi şərti olaraq üç dövrə ayrılır:

• 
  Radioaktivliyin kəşfindən nüvənin tərkibi müəyyən olunanadək (1896–1932)
  
• 
  1932–1949-cu illər
  
• 
  Müasir dövr (1949–indiyədək)
  

Nüvə fizikasında hər bir atomun izotoplarını təmsil edən diaqram.

Birinci dövrdə nüvə haqqında yalnız ümumi faktlar tapılmış, uran və başqa nüvələrin radioaktivliyi kəşf edilmiş, α, β və γ radioaktivlik növləri aşkara çıxarılmış, 1911-ci ildə atomun planetar modeli verilmiş, sonradan nüvənin varlığı haqqında fikir söylənilmiş, nüvələrin süni çevrilməsi (nüvə reaksiyaları) və nüvə daxilində hidrogen atomununun nüvəsi (proton) kəşf edilmiş, kütlə-spektrometri vasitəsilə stabil izotoplar alınmış, yüklü zərrəciklər sürətləndiriciləri qurulmuşdur.
1932-ci ildə neytronun kəşfi ilə başlayan ikinci dövrdə nüvənin proton və neytronlardan ibarət olması haqqında model verilmiş, sürətləndirilmiş protonların köməyi ilə nüvə reaksiyaları alınmış, 1934-cü ildə süni radioaktivlik və nüvə izomerləri, 1939-cu ildə uran nüvəsinin neytronların təsiri ilə və 1940-cı ildə spontan bölünməsi kəşf edilmiş, zəncirvarı nüvə reaksiyalarının mümkün olması aşkara çıxarılmış, 1942-ci ildə ilk nüvə reaktoru qurulmuş, nüvə energetikasının əsası qoyulmuşdur. Güclü sürətləndiricilərin qurulması və kosmik şüaların tərkibində bir çox elementar zərrəciklərin kəşfi nüvə energetikası və elementar zərrəciklər fizikasının inkişafına və nüvə fizikasının sərbəst bölmələrinə çevrilməsinə zəmin yaratmışdır.
Üçüncü dövr (müasir dövr) 1949-cu ildən başlanır, alçaq, orta və yüksək enerjilər fizikası kimi 3 bölməyə ayrılır. Birincidə nüvənin quruluşu problemləri, radioaktiv çevrilmə prosesləri və 200 mev.-dən kiçik enerjili zərrəciklərin yaratdığı nüvə reaksiyalarının tədqiqi; ikincidə 200 mev.-dən 1 qev.-dək enerjilərdəgedən proseslər, üçüncüdə isə 1 qev.-dən yüksək enerjilərdə gedən proseslər öyrənilir.
Reylavistik zərrəciyin tam enerjisi

burada - zərrəciyin enerjisi, T - kinetik enerjisidir.
Reylativistik zərrəciyin impulsu

düsturu ilə hesablanır.
Nüvənin A kütlə ədədi nüvədəki nuklonların (proton və neytronların) sayına bərabərdir. Bütün nüvə proseslərində və nüvə reaksiyalarında nuklonların ümumi sayı (A) dəyişmir (nuklonların sayının saxlanması qanunu). Bu qanunu nuklonlar və antinuklonlar üçün ümumiləşdirdikdə, bu, barion yükünün saxlanması qanununa gətirir.
Nüvənin elektrik yükü müsbətdir və e = 1,60210 10-19Kl elementar elektrik yükünün tam misillərinə bərabərdir. Bu yükü Ze kimi göstərmək olar ki, burada Z nüvədəki protonların sayı olub elementin Mendeleyev cədvəlindəki sıra nömrəsini göstərir. Hal-hazırda məlum olan nüvələrin atom sıra nömrələri 0-dan 110-dək qiymətlər alır. Z=0 neytronu, Z=1 hidrogeni, Z=2 heliumu və s. göstərir.
Qeyd etmək lazımdır ki, Z>92 olan nüvələr təbii halda müşahidə olunmamış və süni yolla nüvə reaksiyalarından alınmışdır. Uran nüvəsindən sonra gələn birinci nüvə-neptinium 1939-1940-cı illərdə kəşf olunmuşdur. Ze elektrik yükü nüvənin əsas xarakteristikalarından biri olub, verilmiş elementin bütün izotoplarının kimyəvi, optik və s. fiziki xassələrini müəyyən edir.
Nüvənin yükünün dəqiq təyin edilmə üsulu ilk dəfə 1913-cü ildə Mozli tərəfindən verilmişdir. O, atomun xarakteristik rentgen şüalanmasının  tezliyi ilə nüvənin Z yükü arasında sadə empirik asılılıq vermişdir:

burada a, b verilmiş şüalanma seriyası üçün elementdən asılı olmayan saibtlərdir. Bu üsuldan istifadə edərək, əvvəlcə 20Ca-dan 30Zn -ə qədər elementləri Mendeleyev cədvəlində düzgün yerləşdirmişlər.
Mozli üsulu ilə o zaman hələ kəşf olunmamış bir sıra elementlərin Mendeleyev cədvəlində yerləri müəyyən edilib, boş saxlanmışdır.
Nüvənin yükünü təcrübə vasitəsilə birbaşa 1920-ci ildə Çedvik təyin etmişdir. Bunun üçün o, -zərrəciklərin nazik lövhələrdən səpilməsini öyrənən Rezerford təcrübəsindən istifadə etmişdir. -zərrəciklərin səpilmə ehtimalını verən Rezerford düsturuna Z daxil olduğundan nazik lövhə hazırlanmış elementin yükünü ölçmələrə əsasən hesablamaq mümkündür.
Nüvə fizikasında müşahidə olunan bütün qarşılıqlı təsirlərdə (zəif, elektromaqnit və güclü) elektrik yükü saxlanılır.

1. 
   Elektrik yükünün saxlanması qanununa görə verilmiş reaksiyada və ya radioaktiv çevrilmədə alınan naməlum nüvə və hissəciyin yükünü reaksiyada iştirak edən hissəciklərin yük balansına görə təyin etmək olar.
   

Z nüvədəki protonların sayı, A isə nuklonların tam sayını göstərdiyindən, N  AZ nüvədəki neytronların sayı olar.


Ümumiyyətlə, nüvədəki protonların (Z) və neytronların (N) say münasibətindən asılı olaraq həmin nüvələrin stabilliyi və qeyri-stabilliyi müxtəlif olur.
Şəkil 2.1-də proton və neytronların sayına görə mövcud olan stabil və qeyri-stabil nüvələrin yayılması diaqram şəklində göstərilmişdir (burada absis oxu üzrə protonların sayı - Z, ordinat oxu üzrə neytronların sayı - N göstərilir). Diaqramdan göründüyü kimi, bütün stabil nüvələr bir xətt ətrafında ensiz bir oblastda yerləşirlər. Bu onunla əlaqədardır ki, protonların verilmiş Z sayında stabil izotopların əmələ gəlməsi üçün neytronların sayı (N) məhdud dəyişməlidir. Göründüyü kimi, bütün stabil və radioaktiv izotoplar A-Z=Z və A-Z=2Z düz xətləri ilə əhatə olunmuş oblastda yerləşirlər. Burada A-Z=Z düz xətti tərkibində proton və neytronların sayı eyni olan izotopları göstərir (simmetrik nüvələr). Görünür ki, kütlə ədədi nisbətən az olan stabil nüvələr, yəni 20Ca40 izotopuna qədər, məhz bu xətt üzrə yerləşir. Kütlə ədədi (A) artdıqca stabil nüvələrdə neytronların sayı (N) protonların sayına (Z) nisbətən artır.

Nüvələrin mühüm xarakteristikalarından biri onların kütləsidir. Nüvə fizikasında kütlə atom kütlə ədədi vahidlərilə (a.k.ə.) ölçülür. A.k.ə. vahidi olaraq neytral karbon izotopunun kütləsinin 1/12 hissəsi götürülür, yəni

olur. Bu vahidi qramlarla asan ifadə etmək olar:

olduğundan (burada NA – Avaqadro ədədidir),

olur.
Nüvə fizikasında tətbiq etmək üçün Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinin verdiyi sistemin tam enerjisi Et ilə, onun kütləsi M arasındakı:

münasibətindən istifadə olunur. Bu münasibət istənilən izolə edlimiş sistemə və o cümlədən nüvə sisteminə aid olub, kütlə ilə enerjinin ekvivalentliyini göstərir. Bü münasibətə görə qramlarla ifadə olunmuş M kütləsinə C-la ifadə olunmuş Mc2 qədər enerji uyğun gəlir . Məsələn, 1 q kütləyə 9·1013 C enerji ekvivalentdir.
Qeyri-relyativistik (işıq sürətindən çox kiçik olan sürətlərdə) halda makroskopik cisimlər üçün cismin kütləsi və enerjisi müxtəlif üsullarla təyin olunur. Belə ki, makroskopik cisimlər üçün ölçülən enerjilər (kimyəvi, istilik, elektrik və s.) olduqca kiçik kütləyə ekvivalentdir ki, bunu adi kütlə ölçmələri ilə təyin etmək olmur. Lakin nüvə sistemində nüvə qüvvələri enerjisinin yaratdığı kütlə kifayət qədər böyük olur və bunu adi üsullarla təyin etmək mümkündür. Ona görə də nüvə qüvvələrinin enerjisini həm enerji vahidlərilə (MeV), həm də kütlə vahidlərilə (a.k.ə.) ifadə edirlər. Məsələn, əgər neytral  0 mezonun kütləsi 135 MeV-lə göstərilirsə, bu o deməkdir ki, nüvə reaksiyalarında həmin zərrəciyin yaranması üçün 135 MeV enerji sərf olunur. Sürət artdıqca cisim əlavə Ek kinetik enerjisinə malik olduğundan, onun tam enerjisi Et və eləcə də M kütləsi artmış olur. Sükunətdəki cismin kütləsinə - M0 sükunət kütləsi deyilir. Cədvəllərdə elementar zərrəciklər və nüvələr üçün məhz bu kütlə gətirilir. Onda:

Digər tərəfdən, relyativistik impuls daxil etsək: P  M ; cismin  sürətini yox etməklə, Et enerjisi və p relyativistik impulsu arasında aşağıdakı münasibəti alarıq:

Sistemin relyativistik kinetik enerjisini almaq üçün Et-dən sükunət enerjisini çıxmaq lazımdır:


alınar. Deməli, bu halda enerji impulsun kvadratı ilə deyil, birinci dərəcəsilə mütənasib alınır. Ona görə də nüvə fizikası və elementar zərrəciklər fizikasında çox hallarda P impulsu MeV/c və ya QeV/c vahidlərilə verilir. Onda hissəciyin enerjisi birbaşa MeV-lərlə və ya QeV-lərlə alınar.