Yadro fizikasi geofizikasi

Radiometriyaning asosiy metodlari.
Gamma nurlanishining intensivligini o'rganish uchun mo'ljallangan gamma tadqiqot (GS).
Emanatsion tadqiqot (ET), unda radioaktiv radon gazini kontsentratsiyasi tuproq havosining tabiiy alfa nurlanishi bilan belgilanadi.
Gamma metodi maqsadi
Gamma metodi (GM) nafaqat uran, radiy, toriy va boshqa elementlarning radioaktiv rudalarini, balki ular bilan paragenetik yoki fazoviy bog'liq bo'lgan radioaktiv bo'lmagan minerallarni (noyob yer, metall, fosfat va boshqalar) qidirish va qidirishda qo'llaniladi. Ulardan tog’ jinslarining mutlaq yoshini aniqlash mumkin.
Alfa nurlanish
Musbat zaryadlangan zarralar (geliy atomlarining yadrolari) oqimi bo'lib, uning energiyasi havoda taxminan 10 sm uzunlikdagi yo'l bo'ylab va tog jinslarida millimetrlarda atrof-muhitni ionlashtirish va isitish uchun sarflanadi, shuning uchun ularning kirib borish qobiliyati juda past.
Betta nurlanish
Elektronlar va pozitronlar oqimi bo'lib, uning energiyasi atrof-muhitdagi atomlarning ionlanishi va qo'zg'alishiga sarflanadi. Natijada, ular tarqoq (bu ularning intensivligining zaiflashishiga olib keladi) va alfa nurlanishidan 100 baravar uzunroq yo'l bo'ylab yutiladi (energiyasini yo'qotadi).

Tormozlashdan hosil bo‘lgan nurlanish - bu shunday elektromagnit nurlanishki, atom yadrolari va elektronlarni kulon maydonida tez harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachani yoyilib tarqalishidagi (tormozlashdagi) hosil bo‘ladigan nurlanishdir, ayniqsa, engil zarrachalar – elektronlar, pozitronlar uchun ahamiyatlidir. Gamma va rentgen nurlanishi bilan namoyon bo‘ladi. Ionlashtiruvchi nurlanishlarning tavsifi Ikki turdagi ionlashtiruvchi nurlanishlar mavjud bo‘lib, ularning biri korpuskulyar, ya’ni tinch vaqtdagi massasi noldan farqli bo‘lgan (α, β va neytronli nurlanish) bo‘lsa, ikkinchisi to‘lqin uzunligi juda kichik bo‘lgan elektromagnit (γ va rentgen) nurlanishidir. Ionlashtiruvchi nurlanishlarning asosiy xarakteristikasi ularning kirib boruvchi va ionlashtiruvchi qobiliyatidir. Korpuskulyar nurlanishlarning kirib boruvchi qobiliyati zarrachaning havo yoki boshqa muhitda o‘tgan masofasi bilan aniqlanadi. Bu zarrachani nurlanish manbasidan chiqqanidan so‘ng modda tomonidan yutib yuborilmasdan oldin aniqlash mumkin bo‘lgan eng ko‘p masofadir. Zarrachaning o‘tgan masofasi zaryadga, massaga, boshlang‘ich energiyaga va harakat sodir bo‘layotgan muhitga bog‘liqdir. Zarrachaning boshlang‘ich energiyasi ortishi va muhitning zichligi kamaygan sari zarrachaning o‘tgan masofasi uzunligi ortib boradi. Nurlantirilayotgan zarrachalarning boshlang‘ich energiyasi bir xil bo‘lgan taqdirda og‘ir zarrachalar engillariga nisbatan kamroq tezliklarga ega bo‘ladilar. Elektromagnit nurlanishning kirib boruvchi xususiyat (qobiliyat)i to‘lqin uzunligi va foton energiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Yuqori energiya va kichik to‘lqin uzunligi katta kirib borish qobiliyatini ta’minlaydi. Nurlanishlarning ionlashtirish qobiliyati zarrachalarning energiyasi va ularnig harakatlanish tezligiga bog‘liq. Agar zarrachalar sekinroq harakatlansa muhit moddasi atomlari bilan o‘zaro ta’sirlashuvi samaraliroq bo‘lib, zarrachalar o‘zlaridagi energiya zaxirasini tezroq tasarruf etadilar. 25 α-nurlanish atom massasi 4 ga teng va zaryadi +2 bo‘lgan geliy moddasining atomi yadrolarining oqimini tashkil etadi va ular taxminan 15000 km/sek tezlik bilan deyarli to‘g‘ri chiziqli harakat qiladi. α-zarrachalarning energiyasi bir necha MeVdan oshmaydi. Ular yadrolarni radioaktiv parchalanishida yoki yadroviy o‘zgarishlar vaqtida hosil bo‘ladilar. Hozirgi vaqtda 120 dan ziyod sun’iy va tabiiy α-radioaktiv yadrolar mavjudligi aniqlangan bo‘lib, ular α-zarrachani nurlantirib, 2 ta proton va 2 ta neytronni yo‘qotadilar. Ushbu α-nurlantirgichlarning ba’zilari va ularning yarim parchalanish davrlari quyidagilardir: uran-238 (4,47×109 yil), radon-222 (3,82 sutka), toriy-232 (1,41×1010 yil), plutoniy-239 (24 400 yil). α-zarrachalarni havodagi o‘tadigan masofasi odatda 10 sm dan kam bo‘ladi. Mana masalan, 4 MeV energiyali α-zarrachalar havoda taxminan 2,5 sm masofagacha o‘tadi. Suvda yoki havoning zichligiga nisbatan 700 baravar ortiq zichlikka ega bo‘lgan inson organizmining yumshoq to‘qimalarida α-zarrachalarni o‘tgan masofasi bir necha o‘n mikrometrni tashkil etadi. O‘zining katta massasi hisobiga α zarrachalar biror modda bilan o‘zaro ta’sirlashganda o‘zining energiyasini tez yo‘qotadi. Bu narsa ularning kichik o‘tuvchi qobiliyatini va yuqori darajadagi nisbiy ionlashtirish qobiliyatini tushuntiradi: havo muhitida harakatlanganda α-zarracha o‘z yo‘lining har 1 smda bir necha o‘n minglab qo‘shaloq zaryadlangan zarrachalarni – ionlarni hosil qiladi. α-nurlantirgichlar inson organizmiga faqatgina uning ichiga ichimliklar, ovqat yoki nafas olishda havodan kirgandagina, ya’ni ichki nurlanish olgandagina katta xavf tug‘diradi. β-nurlanish elektronlar yoki pozitronlar oqimi bo‘lib, u radioaktiv parchalanish vaqtida hosil bo‘ladi. Hozirgi kunda tahminan 900 ga yaqin β-radioaktiv izotoplar mavjudligi aniqlangan. Ba’zi β-nurlantirgichlar va ularning yarim parchalanish davrlari quyidagilardir: kaliy-40 (1,18×109 yil), seziy-137 (30,2 yil), tritiy (12,3 yil), uglerod-14 (5730 yil), yod-131 (8,07 sutka). β-zarrachalarning massasi α-zarrachalarnikidan bir necha o‘n ming marta kichikdir. β-nurlanishi manbasining tabiatiga ko‘ra ushbu zarrachalarning tezligi yorug‘lik tezligining 0,3...0,99 qismiga teng bo‘lishi mumkin. β-zarrachalarning energiyasi bir necha MeV dan oshmaydi, havodagi o‘tish masofasi tahminan 1800 sm, inson tanasining yumshoq to‘qimalarida esa tahminan 2,5 sm tashkil etadi. βzarrachalarning o‘tib borish qobiliyati α-zarrachalarnikidan yuqoriroq (massasi va zaryadining kamlidan). Masalan, maksimal energiyasi 2 MeV bo‘lgan β-zarrachalar 26 oqimini to‘liq yutib qolish uchun 3,5 mm qalinlikdagi allyuminiy qatlami zarur bo‘ladi. β-nurlanishlar odamning terisiga tushsa yoki organizm tomonidan yutilgan bo‘lsa inson uchun alohida xavf tug‘diradi. Birgina β-zarracha tirik to‘qimadagi minglab kimyoviy bog‘lanishlarni uzib yuborishi mumkin, lekin β-nurlanishning ionlashtiruvchi qobiliyati α-nurlanishnikidan ancha kam bo‘lib, 1 sm o‘tgan masofada β-zarracha bir necha o‘nlab qo‘shaloq zaryadlangan ionlarni hosil qiladi. Neytron nurlanish turli xil yadroviy o‘zgarishlar natijasida tashkil topadi. Neytron massasi tahminan α-zarrachalarnikidan 4 marta kichikdir. Energiyasiga qarab sekin neytronlarni(energiyasi 1 KeV dan kam), o‘rtacha energiyali neytronlarni (energiyasi 1 dan 500 KeV gacha) va tez neytronlarni (500 KeV dan 20 MeV gacha) farqlaydilar. Sekin neytronlar orasida energiyasi 0,2 eV gacha bo‘lgan issiqlik neytronlarini ajratadilar. Issiqlik neytronlari amalda muhit atomlari issiqlik harakati bilan termodinamik muvozanat holatida bo‘ladilar. Bunday neytronlarni xona haroratidagi harakat tezligi 2200 m/sek tashkil etadi. Neytronlarning o‘tib (kirib) borish qobiliyati ularning energiyasiga bog‘liq bo‘lsada, α- yoki β-zarrachalarnikidan ancha katta. Masalan, o‘rtacha energiyali neytronlarning o‘tish masofasi havo muhitida 15 metrni va biologik to‘qimada 3 sm ni tashkil etsa, tez neytronlar uchun ushbu ko‘rsatkichlar mos ravishda 120 m va 10 sm ni tashkil etadi. Bunda ozod neytronlar radioaktiv bo‘lib, proton va elektronga parchalanadi (T½ = 10,6 minut). Shunday qilib, neytron nurlanish yuqori o‘tib borish qobiliyatiga ega bo‘lib, barcha turdagi korpuskulyar nurlanishlardan inson uchun tashqi nurlanganda eng xavflisi bo‘lib hisoblanadi. Neytron oqimining quvvati neytronlar oqimining zichligi (neytr/sm2 ·sek) bilan o‘lchanadi. γ-nurlanish – eng qisqa to‘lqinli elektromagnit nurlanish bo‘lib, 3×1020 Gs kattaroq chastotali diapazonning hammasini ishg‘ol qiladi va bu 10-12 m dan kam to‘lqinlarga to‘g‘ri keladi. γ-nurlanishning manbasi sifatida atom yadrosi holatining o‘zgarishi va shuningdek, ozod zaryadlangan zarrachalarning tezlanishi hizmat qiladi. Bu narsa yadrolarning radioaktiv parchalanishida, tezkor zaryadlangan zarrachalarning modda bilan o‘zaro ta’sirlashuvida (tormozlanish nurlanishi), shuningdek annigilyasiya (elektron – pozitron juftligi va boshq.) hosil bo‘ladi. Yuqori energiya (0,01...3 MeV) va to‘lqin uzunligining kichikligi γnurlanishning katta o‘tuvchanlik qobiliyatini ta’minlab beradi. Ochiq havoda γ- 27 nurlanish kilometrlargacha, to‘qimalarda bir necha santimetrgacha tarqalishi mumkin. U xatto bir metrli beton to‘siqdan va bir necha santimetrli qo‘rg‘oshin qatlamidan ham o‘tishi mumkin. γ-nurlanishlar elektr va magnit maydonlarida yo‘nalishini o‘zgartirmaydi. Bu nurlanish α va β-nurlanishga nisbatan kamroq ionlashtirish qobiliyatiga ega. U asosan organizmga tashqi radiatsion zo‘riqishni ta’minlaydi.