Atom yadrosi

Бу атаманинг бошқа маънолари ҳам мавжуд. Қаранг: Ядро (маънолари).

Атом ядроси — нуклонлардан — протонлар ® ва нейтронлар (и)дан ташкил топган атом ўзаги. Атом ядросининг хусусиятларини ўрганишда ядро кучлари катта аҳамиятга эга бўлади. Атом ядросида гравитацион ва электромагнит кучлар таъсири кам бўлса ҳам Атом ядроси хоссаларига таъсири бўлади. Ядро кучларининг таъсир радиуси жуда кичик, 10~13 см. Ядро кучлари ядронинг спинига ва изотоп спинига боғлиқ. Атом ядросининг бутун хусуси-ятларини ўз ичига оладиган ягона назария яратилган эмас, чунки ядро структураси ва кучлари тўлиқўрганилмаган. Ундан ташқари ядродаги нуклонлар ҳаракатини аниқловчи тенгламаларни математика нуқтаи назаридан ечиш мумкин эмас.

Атом ядросининг хоссаларини ўрганишда турли моделлар татбиқ қилинади. Ҳар қайси модел Атом ядросининг маълум хоссаларини акс эттирган ҳолда баъзи хоссаларини тушунтиришда қарама-қаршиликларга олиб келади. Масалан Атом ядросининг емирилиш хусусиятини гидро-динамик модел билан яхши тушунтирил-са, магик ядролар ҳолатларининг хусусиятларини тушунтириш мумкин эмас, аксинча, крбиклар модели билан магик ядролар ҳолатларини яхши тушунтирилса, емирилиш ҳодисасини тушунтириш мумкин эмас ва ҳоказо (қаранг Ядро моделлари). Атом ядроси тузилиши ва хоссаларини тажриба ердамида ўрганиш учун хилма-хил ядро ҳодисалари: зарраларнинг Атом ядросидан эла-стик ва эластикмас сочилишлари, ядро реаксиялари, табиий ва сунъий радио-актив нурланиш, ядро емирилиши ва ҳоказолардан фойдаланилади.

Ўзбекистонда ҳам атом ядросини ўрганишга доир илмий тадқиқот ишлари олиб бо-рилади. Тошкентда Р. Б. Бекжонов, А. И. Мўминов, Т. И. Мўминов, Қ. Ш. Азимов ва бошқаларнинг мос тушишлар, гам-ма-нурларнинг допплерча кенгайиши, гаммачизиқларининг шакл ўзгариши, ядро ҳолатларини резонанс уйғотиш, гамма-нурларининг ғалаенланган ва ғалаёнланмаган гаммагамма бурчак кор-реляциялари ва қутбланиши усулларидан фойдаланиб ўтказган ядро сатҳлари орасидаги электромагнит ўтишлар эҳтимолликларига оид тажрибавий тадқиқотлари атом ядросининг тузили-ши ҳақида кенг маълумотлар олишда жуда самарали бўлди. Натижада ядро ҳолатларининг 10~6– 10~17 с ораликдаги яшаш вақтлари ва парсиал кенгли-клари ўлчанди, спин, жуфтлик, магнит ва электр моментлари, деформация па-раметрлари аниқланди. Оқибатда атом ядроларининг тузилишига тегишли маълумотлар олинди.

Ядро моделлари

Физиканинг стандарт модели ядронинг таркиби ва хатти-ҳаракатларини тўлиқ тавсифлайди, деб ишонилган бўлса-да, назариядан башорат қилиш зарралар физикасининг бошқа соҳаларига қараганда анча қийин . Бу икки сабабга кўра:

Аслида, ядро ичидаги физика бутунлай квант хромодинамикасидан (ҚCД) олиниши мумкин. Амалда, ядролар каби кам энергияли тизимларда ҚCДни ҳал қилиш учун жорий ҳисоблаш ва математик ёндашувлар жуда чекланган. Бу юқори энергияли кварк материя ва кам энергияли адроник материя ўртасида содир бўладиган фазавий ўтиш билан боғлиқ бўлиб, бу тебраниш усулларини яроқсиз ҳолга келтиради ва нуклонлар орасидаги кучларнинг аниқ ҚCД дан олинган моделини яратишни қийинлаштиради . Ҳозирги ёндашувлар Аргонне в18 салоҳияти ёки чирал самарали майдон назарияси каби феноменологик моделлар билан чекланган .
Ядро кучи яхши чекланган бўлса ҳам, аб инитио ядроларининг хусусиятларини тўғри ҳисоблаш учун катта миқдордаги ҳисоблаш қуввати талаб қилинади . Кўп жисмлар назариясидаги ўзгаришлар кўплаб паст массали ва нисбатан барқарор ядролар учун буни амалга оширишга имкон берди, аммо оғир ядролар ёки жуда беқарор ядролар билан курашишдан олдин ҳисоблаш қувватини ва математик ёндашувларни янада яхшилаш талаб этилади.

Тарихий жиҳатдан, тажрибалар мутлақо номукаммал бўлган нисбатан қўпол моделлар билан таққосланади. Ушбу моделларнинг ҳеч бири ядро тузилиши ҳақидаги экспериментал маълумотларни тўлиқ тушунтира олмайди.

Ядро радиуси (Р) ҳар қандай модел башорат қилиши керак бўлган асосий миқдорлардан бири ҳисобланади. Барқарор ядролар (гало ядролар ёки бошқа беқарор бузилган ядролар эмас) учун ядро радиуси ядро масса сонининг (А) куб илдизига тахминан пропорционалдир, айниқса, кўплаб нуклонларни ўз ичига олган ядроларда, чунки улар кўпроқ сферик конфигурацияларда жойлашади:

Барқарор ядро тахминан доимий зичликка эга ва шунинг учун ядро радиуси Р ни қуйидаги формула билан тахмин қилиш мумкин:

{\дисплайстйле Р=р_0*А^{1/3}}

Бу ерда А = Атом массаси сони (протонлар сони З , ортиқча нейтронлар сони Н) ва р ₀ = 1,25 фм = 1,25 × 10 ^-15 м. Ушбу тенгламада „доимий“ р ₀ кўриб чиқилаётган ядрога қараб 0,2 фм га ўзгаради, лекин бу доимийдан 20% дан камроқ ўзгаришдир.

Ядро таркиби ва шакли

Протонлар ва нейтронлар кучли изоспин квант сонининг турли қийматларига эга бўлган фермионлардир, шунинг учун иккита протон ва иккита нейтрон бир хил космик тўлқин функциясини бўлишиши мумкин, чунки улар бир хил квант об’эктлари эмас. Улар баъзан бир хил заррача, нуклоннинг икки хил квант ҳолати сифатида қаралади . Икки протон ёки иккита нейтрон ёки протон + нейтрон (дейтрон) каби иккита фермионлар бутун спинга эга бўлган жуфт бўлиб эркин боғланган бўлса, бозоник ҳаракатни намоён қилиши мумкин.

Гипернуклеуснинг камдан-кам ҳолларда, бир ёки бир нечта ғалати кваркларни ва/ёки бошқа ноодатий кварк(лар)ни ўз ичига олган гиперон деб аталадиган учинчи барион ҳам тўлқин функциясини баҳам кўриши мумкин. Бироқ, бу турдаги ядро жуда беқарор ва Ерда топилмайди, бундан ташқари, юқори энергияли физика тажрибалари.

Нейтрон радиуси ≈ 0,3 фм бўлган мусбат зарядланган ядрога эга бўлиб, унинг атрофида 0,3 фм дан 2 фм гача бўлган радиуснинг компенсацион салбий заряди мавжуд. Протон ўртача квадрат радиуси тахминан 0,8 фм бўлган тахминан экспоненсиал парчаланадиган мусбат заряд тақсимотига эга.

Ядролар шарсимон, регби шарсимон (пролат деформацияси), дисксимон (облате деформацияси), триаксиал (облат ва пролат деформациясининг комбинацияси) ёки нок шаклида бўлиши мумкин.

Ядро кучлари

Ядролар қолдиқ кучли куч (ядро кучи) билан бир-бирига боғланган . Қолдиқ кучли куч — бу кучли ўзаро таъсирнинг кичик қолдиғи бўлиб, у протон ва нейтронларни ҳосил қилиш учун кваркларни боғлайди. Бу куч нейтронлар ва протонлар ўртасида анча заифдир, чунки у асосан улар ичида нейтралланади, худди нейтрал атомлар орасидаги электромагнит кучлар (масалан, иккита инерт газ атомлари ўртасида ҳаракат қилувчи ван дер Ваалс кучлари) электромагнит кучлардан анча заифроқдир. атомларнинг қисмларини ичкарида бирга ушлаб туриш (масалан, унинг ядроси билан боғланган инерт газ атомидаги электронларни ушлаб турадиган кучлар).

Ядро кучи одатдаги нуклонларнинг ажралиш масофасида жуда жозибали бўлиб, бу электромагнит куч туфайли протонлар орасидаги итарилишни бартараф қилади ва шу билан ядроларнинг мавжуд бўлишига имкон беради. Бироқ, қолдиқ кучли куч чекланган диапазонга эга, чунки у масофа билан тез парчаланади (Юкава салоҳиятига қаранг); шунинг учун фақат маълум бир ўлчамдан кичик ядролар тўлиқ барқарор бўлиши мумкин. Маълум бўлган энг катта тўлиқ барқарор ядро (яъни, алфа, бета ва гамма парчаланишига барқарор) қўрғошин-208 бўлиб, жами 208 нуклонни (126 нейтрон ва 82 протон) ўз ичига олади. Бу максималдан каттароқ ядролар беқарор ва нуклонлар сони кўп бўлганлиги сабабли тобора қисқа муддатли бўлади. Бироқ, висмут-209бета-парчаланишга ҳам барқарор ва маълум бўлган ҳар қандай изотопнинг алфа емирилишгача бўлган энг узун яримпарчаланиш даврига эга бўлиб, у коинот ёшидан бир миллиард марта узоқроқдир.

Қолдиқ кучли куч жуда қисқа диапазонда (одатда бир неча фемтометр (фм); тахминан бир ёки иккита нуклон диаметри) таъсир қилади ва ҳар қандай нуклон жуфтлиги ўртасида тортишишни келтириб чиқаради. Масалан, протонлар ва нейтронлар ўртасида [НП] дейтрон, шунингдек протонлар ва протонлар, нейтронлар ва нейтронлар ўртасида.