1.Атом ядросының құрамы,зарядтары,массасы. ядронын курамы туралы маселе 1932 жылы Чедвик нейтронды ашканга дейн шешусиз калды.чедвик,1930 жылы Боте мен Беккер ашкан,альфа болшектердин женил ядролармен соктыгысулары кезинде болинип шыгатын,зат аркылы оту кабилети жогары болшектердин массасын аныктады.Ол егер осы болшектин сутеги жане азот ядроларымен серпимди соктыгысуы кезинде импульс пен энергия сакталса,онын массасы кандай дегенге жауап издеди.есептеулер ол болшектин массасы протоннын массасына тен екенин корсетти. Ол болшек нейтрон д.а. Зат аркылы отимдилиги жогары болуы ушин онын электр заряды нолге тен б.к.Атом ядросы элементар болшектер протон мен нейтроннан турады.протон мен нейтроннын массасы озара жуык жане электроннын массасынан 2000есе артык.протон электр зарядталган,онын заряды он жане абсолют мани электроннын зарядына тен.нейтрон электр бейтарпа 1950-1980 жылдардагы зерттеулер протон мен нейтроннын жане т.б. коптеген элементар д.а. болшектердин шындыгында элементар емес озиндик курамы бар курдели болшектер екенин корсетти.бирак олар ушин элементар деген ат сакталган.Атом ядросынын электр заряды Ze онын атомдык номирине тен,протоннын Z санымен ан-ы.Электр заряды берилген элементтин барлык изотоптарынын (сутегинен баска) химиялык касиеттерин ан-ды.Ядролардын зарядтарын 1913ж Мозли дал олшнди.ол элементтердин сипаттык рентген нурларынын жиилиги мен онын Z атомдык номеринин арасында карапайым тауелдилиги бар екенин ан-ы.ядронын тикелей зарядын 1920ж Чедвик олшеди.электр заряды барлык асерлесулер(электромагниттик,ядролык,назик) асерлесулер кезинде сакталады.

2.Ядроның байланыс энергиясы.кез келген ядронын ) массасы оны кураушыларынын массаларынын косындысынан аз.Демек,ядроны дербес кураушыларга жиктеу ушин,оган осы массаларынын айырмасына сайкес энергия жумсау керек.Осы,ядроны дербес кураушыларга толык жиктеу ушин жасалатын жумыска тен. (1) энергия ядронын байланыс энергиясы д.а.Дал осындай энергия ядроны дербес протондар мен нейтрондардан курастырганда болинип шыгады.Ис жузинде кобинесе бейтарап атомдардын массалары бериледи.сондыктан ядронын байланыс энергиясын бейтарап атомдардын массалары аркылы (2) туринде орнектеген ынгайлы.(2) формуласы кезкелген бирликтер жуйесинде пайдалануга болатын амбебап орнек.бирак ол ядролык физикада пайдалануга ынгайсыз.ядр физикада массанын бирлиги ушин массанын атомдык бирлиги,энергия ушин мегаэлектронвольт колданылады. . Бул орнекке койылатын массалар массанын атомдык бирлигимен олшенген болуы керек.

3.Ядроның меншікті байланыс энергиясы.Байл энергиясы ядронын ныктыгын сип-тын негизги шамалардын бири.бирак ол курамдары ар турли ядролардын ныктыктарын салыстыруга жарамайды.мысалы,темир 56 ядросынын байл энергиясы 492,2МэВ,ал уран 234 ядросынын байл эн-сы 1778,6МэВ.Уран ядросынын юайл эн-сы темирдикине караганда 3,5 есе артык.Соган карамастан темир 56 ен берик,Жерде коп таралган изотоптардын бири,ал уран 234 альфа ыдырауга душар,жарт ыдырау периоды 2,5 жыл ядро.Ядролардын ныктыгын далирек сип-тын колдануга ынгайлы шама менш байл энергиясы ядронын бир болшегине тиисти орташа байл энергиясы.Байл эн-нын аныктамасынан меншикти байл эн-нын еки тауелсиздик –ядронын электр жане бариондык зар-нын функциясы екени коринеди.егер барлык белили ядролар ушин меншикти байл эн-нын зарядтарга тауелдилигин сызсак,ол энергетикалык бет деп аталатын бет береди.ол беттин тури жота сиякты болады.жотанын кырында жататын нуктелер меншикти байл эн-сы ен улкен,ягни бета ыдырауга нык,ядроларга сайкес келеди.жотанын боктерлеринде жататын ядролар ыдырауга душар болады.жотанын кырынын (A,Z) жазыктыгына проекциясы,ягни -ыдырауга нык ядролар ушин олардын зарядтарынын озара тауелдилиги тендигимен бериледи.энергетикалык бет сипаттамаларын толык аныктау ушин онын артурли баска беттермен кимасын карастырады.

4.Энергиялық бет. Байл эн-нын аныктамасынан меншикти байл эн-нын еки тауелсиздик –ядронын электр жане бариондык зар-нын функциясы екени коринеди.егер барлык белили ядролар ушин меншикти байл эн-нын зарядтарга тауелдилигин сызсак,ол энергетикалык бет деп аталатын бет береди.ол беттин тури жота сиякты болады.жотанын кырында жататын нуктелер меншикти байл эн-сы ен улкен,ягни бета ыдырауга нык,ядроларга сайкес келеди.жотанын боктерлеринде жататын ядролар ыдырауга душар болады.жотанын кырынын (A,Z) жазыктыгына проекциясы,ягни -ыдырауга нык ядролар ушин олардын зарядтарынын озара тауелдилиги тендигимен бериледи.энергетикалык бет сипаттамаларын толык аныктау ушин онын артурли баска беттермен кимасын карастырады.

5 . Энергиялық беттің қималары.энергетикалык беттин A=const жазыктыкпен киылысу сызыгы,берилген массалык санга сайкес келетин артурли эл-дин изотоптарынын-изобарлардын байланыс энергиясынын атомдык номирге тауелдилигин сип-ды.ол энергетикалык беттин курделилигин корсетеди.онын бир сызыктан,ал А-жуп изобарларга сайкес жазыктыкпен кимасы 2 сызыктан турады.сызыктар 2 жагдайда да парабола болады.биринши параболада так-жуп,немесе жуп-так ядролар жатады.Ал,екинши жагдайда жогаргы парабола жуп-жуп ядролардын,томенги парабола так-так ядролардын меншикти байл эн-нын атомдык номирге тауелдилигин береди.энергетикалык беттин Z=const бетпен киылысы берилген элементтин изотоптарынын меншикти байл эн-нын онын массалык санына тауелдилигин сип-ды.бул сызыктарда косак параболалар болады.сонымен,энергетикалык бет 3 кабаттан турады.биринши жогаргы кабат жуп-жуп ядролардын,ортангы кабат барлык А так ядролардын,ал томенги кабат так-так ядролардын меншикти байл энергияларына сайкес келеди.келтирилген кималар (A=const,Z=const,A-Z=const) бета-нык ядролар мен бета-активти ядролардын касиеттерин бирге салыстырып зерттеуге ынгайлы.

6.Киелі сандар. ?

Энергетикалық беттің А=const жазықтықпен қиылысу сызығы, берілген массалық санға сәйкес келетін әртүрлі элементтердің изотоптарының-изобаралардың байланыс энергиясының атомдық нөмірге тәуелділігін сипаттайды. Ол энергетикалық беттің күрделігін көрсетеді. Оның массалық санның тақ мәндеріне сәйкес жазықтықпен қимасы бір сызықтан, ал А-жұп изобарларға сәйкес жазықтықпен қимасы екі сызықтан тұрады.Сызықтар екі жағдайда да парабола болады. Бірінші параболада тақ- жұп (Z-тақ,(А-Z)-жұп) немесе жұп-тақ (Z-жұп,(А-Z)-тақ) ядролар жатады. Ал, екінші жағдайда жоғарғы парабола жұп-жұп ядролардың, төменгі парабола тақ-тақ ядролардың меншікті байланыс энергиясының атомдық нөмерге тәуелділігін береді. Энергетикалық беттің Z=const беттпен қиылысы (2.10-сурет)

дәлірек айтқанда, энергетикалық бет үш қабаттан тұрады деуге болады: бірінші жоғарғы қабат жұп-жұп ядролардың, ортанғы қабат барлық А-тақ ядролардың, ал төменгі қабат тақ-тақ ядро-лардың меншікті байланыс энергияларына сәйкес келеді.

Келтірілген қималар (А=const, Z=const, A-Z=const) -нық ядролар мен -активті ядролардың қасиеттерін бірге салыстырып зерттеуге ыңғайлы. Бірақ бұл қималардың әрқайсысына сәйкес келетін ядролардың саны аз (ең көп болғанда 25) және олар Z пен (А-Z)-тің өзгерісінің кешкене бөлігіне ғана сәйкес келеді. Сондықтан, олар ядролардың көпшілігіне тән, үлгілік, қасиеттер туралы мәліметтер алуға жеткіліксіз.Ондай мәліметті алу үшін, ядролардың көпшілік бөлігін қамтитын, -ыдырауға нық ядроларға сәйкес келетін қимасын жүргізу керек. Жұп-жұп ядролардың ішінде құрамындағы нуклондардың біреуінің (протонның немесе нейтронның) саны 2,8,20,50,82,126 сандарының біреуіне тең ядролар өздерінің аса беріктігімен (-бөлшектік ядроларға қарағанда да) ерекше қөзге түседі. Бұл сандар мен оған сәйкес ядролар киелі сандар, киелі ядролар деп аталады. Нуклондардың екеуінің саны да киелі санға тең ядро қос киелі деп аталады. Киелі ядролардың меншікті байланыс энергияларының мәндерінің ерекше үлкен болуының себептері, кейінірек, ядроның қабықтық моделін қарастырғанда түсіндіріледі. Айналық деп аталатын, біреуінен екіншісі протондарын түгел оның нейтрондарымен және керісінше ауыстыру арқылы алынатын, ядролардың байланыс энергияларының айырмасы, олардың протондарының электростатикалық тебілу энергияларының айырмасына тең. Мысалы, мұндағы ядросындағы екі протонның өзара тебілу энергиясы, -олардың ара қашықтығы.

7.Ядроның байл энергиясы үшін жартылай эмпирикалық Вейцзеккер формуласы.таза ядролык куш асер ететин нык ядрода нейтрондар мен протондардын сандары тен A-Z=Z A-2Z=0 болуы тиис.мундай ядронын меншикти байланыс энергиясын оте кишкентай (A-2Z)/A шамасынын улес косатын ен киши дарежесин ескерип,ядронын меншикти байл энергиясын туринде жазуга болады. Мундай байл энергиясы молшерлери шексиз,аса коп болшектерден туратын тутас ядроларга тан болар еди.бирак,шын ядролардын молшерлери шектелген,ядролык асерлесу кыска кашыктыктык.Осыган байл ядронын сырт бетине таяу жаткан нуклоннын асерлесу энергиясы,онын ортасындагы нуклоннын асерлесу энергиясынан аз болады.бул тагы да байл энергиясынын шексиз тутас ядронын байл эн-нан кем болуын тугызады.Бул,беттик энергия деп аталатын,байл эн-нын кемуинин молшери,ядронын сырт бетине коршилес жаткан нуклондардын санына,ягни ядронын сырт бетине пропорционал болады. .Бул орнек массалык сандары А так ядролардын байл эн-сын жеткиликти далдикпен аныктауга мумкиндик береди. . Бул сонгы 2 орнек массалык сандары так ядролардын гана байланыс энергиялары мен массаларын есептеуге жарайды.массалык сандары жуп ядролар ушин косактасу энергиясын ескеру керек. ,(1) коэффициенттерин есептелген байланыс энергиялары мен массаларды олардын тажирибелерден ан-ган мандермен салыстырып ан-ды.олардн есептеуден алнган мандери . (1) формуласын ядронын тамшылык моделине суйенип биринши рет Вейцзеккер корытып шыгарган.

8.Нуклонның ядроға байланыс энергиясы.Ядролык физикада кен колд-н байл эн-сы-ол нуклоннын байл эн-сы.оны меншикти байл эн-мен шатастырмау керек.нуклоннын байл эн-сы ол берилген нуклонды берилген ядродан аластату эн-сы.M(A,Z) ядродан нейтронды болу эн-сы . Бул ядродан нейтронды болип шыгару ушин жумсау керек жумыс.арине,дал сондай энергия ядрога нейтронды косып, ядросын кураганда болинип шыгады.сондыктан оны кейде нейтроннын ядрога жабысу эн-сы д.а.Протоннын ядрога байл эн-сы осыган уксас ан-ды.

ядролар нуклондык ыдырауга нык ядролар д.а.Нуклондык ядролар санына бета-радиоактивти ядролар да косылады.ал олардын саны бета –нык ядролардын санынан 3 еседен артык коп.бета-ыдырау назик асерлесу салдарынан отеди.бета ыдырайтын ядроларды да нык ядролар сиякты статистикалык касиеттеримен сипаттауга болады.

9. - бөлшектің ядроға байланыс энергиясы.Болинудин,ерекше оте ассиметриялы,урпак ядролардын биреуи (4,2)гелий ядросы,ал екиншиси (A-4,Z-2) ядро болатын тури альфа-ыдырау.(A,Z) (A-4,Z-2)+ , альфа-ыдырау оту ушин M(A,Z) ( A-4,Z-2)+M шарты орындалу керек.ал альфа ыдырау кезинде болинип шыгатын альфа ыдырау энергиясы тен.

Байланыс эн-сы козкарасынан тиимдилигине карамастан Жер жагдайында оздигинен альфа ыдырайтын ядролар санаулы гана,ал оздигинен болинетин ядро екеу-ак.олар уран-238 бен торий-238 ядролары.ал ядролык синтез Жер бети мен койнауында оздигинен мулдем журмейди.коп уакытка дейин Жер бетинде ядролык синтезди иске асырудын жалгыз мумкиндиги оте жогары температура болып келди.сондыктан ол термоядролык реакция д.а.

10.Ядроның спині.элементар болшек ушин спин онын ешкандай козгалыс куйине тауелсиз,онын тыныштык куйине тен,классикалык механикада баламасы жок,иргели сип-сы.спин элементар болшектин кенистиктеги багдарын ан-тын жалгыз шама.элементар болшек ушин спинди s арпимен,ал курдели болшек ушин J деп белгилейди.курдели болшек ушин онын спини,онын кураушыларынын толык импульс моменттеринин косындыларынан турады.ар кураушы элементар болшектин толык импульс моменти j векторы онын s спини мен онын тутас алгандагы козгалысынын I(вектор) импульс моментинин косындысына тен. . Спиннин шаршысы мен онын берилген багытка проекциялары,оларга тан операторлык тендеулерди канаг керек.Ядро протондар мен нейтрондардан туратын курдели жуйе.онын спини оны кураушылардын импульс моменттеринин косындысымен ан-ды.протоннын да нейтроннын да спини ½.ал орбиталы момент 0 не бутин сан болады.сондыктан барлык массалык саны А-жуп ядролардын спини 0 немесе бутин,ал массалык саны А-так ядролардын спини жартылай бутин болады.

11.Ядроның магнит моменті.Ядролық магнетон.Ядронын магниттик моменти,онын спини сиякты кураушы нуклондардын магнит моменттеринин косындысына тен болады.орбиталык моменти l нуклоннын толык спини мен магниттик моментин есептейик.ол ушин болшектин орбиталык козгалысы ушин гидромагниттик катынас ,ал спини ушин гидромагниттик катынас деп алайык.сонда бул болшектин толык спини , ал магнит моменти болады. пен озара параллель бомагандыктан j мен озарла параллель болмайды.2.17сурет.спин-орбиталык асерлесу натижесинде векторынын ушы j багытын айнала козгалыста болады.бул козгалыс прецессия д.а.кезкелген мезгил ушин -ди болшектин толык спинине параллель жане оган перпендикуляр кураушыларга жиктей аламыз.олшеулер кезинде биз магнит моментинин лездик манин емес,онын осы олшеу уакыты бойынша орташа манин табамыз.j-ди айналып турган перпендикуляр векторынын орташа мани нолге тен болады.ал мю параллель уакыт бойынша озгермиди.сойтип олшеу барысында биз кураушысы мю параллель-ди ан-мыз.осы спинге параллель мю= мю параллель векторын ядронын магнит моменти д.а.ол ушин мундагы -ядронын гидромагн катынасы.ядролык физикада магнит моментинин бирлиги , мундагы -протоннын массасы.бул бирлик магнетон д.а.протоннын тажирибелерден алынган магнит моменти нейтрон ушин бул корсеткиштер сайкес .

12.Ядроның спинін атомдық спектрінің нәзік түзілісінен анықтау. Ядроның спинін атомдық спектрінің нәзік түзілісінен анықтаудын 3 адиси белгили.назик тузилистин сызык санын санау,назик тузилистин сызык аралык кашыктыктарынын катынасын ан-у,олардын каркындарынын катынасын ан-у.магнит моменти ядронын атом электрондарынын ядро турган жерде тузетин орташа магнит орисимен асерлесу энергиясы мен онын атомнын спектрине асерин кар-к.ол энергия .егер атом электрондарынын толык моменти I болса,онда олардын тузетин орташа магнит орисинин индукциясын < туринде алуга болады.а-турактысы магнит орисинин индукциясынын сан манин ан-ды.сол сиякты ядронын магнит моментин де туринде жазуга болады.сонда атомдык электрондар мен ядронын асерлесу энергиясы шыгады.атом ушин арекеттесу энергиясы F шамасымен ан-ды.ал ол J,I вект-нын арасындагы бурышка тауелди,2I+1(егерI<Jболса)немесе 2J+1(I>J) ман кабылдайды.сонда осы катынаска сайкес 3 жагдай болуы мумкин.1) I>J ядронын спини электрондык кабыктын моментинен киши бул кезде назик тузилистин сызык саны болады.осыдан ядронын спини болады. 2) атомнын электрондык кабыгынын импульс моменти ядронын спининен киши не оган тен,бирак 1/2 –ден улкен.бул кезде аса назик тузилис сызык саны k=2I+1 болады.3)электрондык кабыктын моменти I=1/2 болса,назик тузилис сызык каркындарынын катынасын пайд-ды.бул жагдайда сызыктар саны екеу-ак.ал олардын каркындары онын магнит орисинде жиктелетин денгейлеринин санына пропорционал.мэссбауэр эффектин пайд-п ядролык денгейлердин назик тузилисин ан-га болады.демек,ядронын магнит моменти белгили болса,ядронын спектринин назик тузилисинен атомнын ишки магнит орисин ан-га болады.

13.Ядроның спині мен магнит моментін сыртқы тұрақты магнит өрісін пайд-п ан-у.Зееман эффекти мен Пашен-Бак эффекти.В сырткы туракты магнит ориси болсын.онда В сырткы магнит ориси мен ишки магнит орисинин ара катынасына карай 3 жагдай болуы мумкин.кушти магнит ориси,осал жане аралык.сырткы магнит ориси ядрога да,электрондык кабыкка да асер етеди.электрондык кабыктын магнит моменти ядронын магнит моментинен есеге жуык улкен.сондыктан,денгей аралык кашыктык,топ аралык кашыктыктан сонша еседей аз.сонда кушти магнит орисинде ар топтагы денгей саны 2J+1 ядронын спинимен,ал топ саны 2I+1атомнын спинимен ан-ды.сойтип,бирден атомнын спинин де,ядронын спинин де ан-га болады.бул кубылысты пашен-бак эффекти д.а.егер сырткы ористин атомдык электрондык кабыкпен асерлесу энергиясы электрондык кабыктын ядромен асерлесу энергиясынан алдекайда аз болса,онда сырткы магнит орисинин пармени электрондык кабык-ядро аралык асерлесуди жене алмайды.магнит орисинде атомнын толык моменти F=I+J багдарланады.2.18сурет.сызыктар саны Fшамасынын проекцияларынын санына тен болады.сонда ядронын спинин ан-у ушин атомнын электрондык кабыгынын I импульс моментин билу керек.бул эффект Зееман эффекти д.а.

14. Ядроның спині мен магнит моментін сыртқы айнымалы магнит өрісін пайд-п ан-у. Ядронын магнит моменти мен спинин ан-дын ерекше дал адиси-магниттик резонанстык не радиожииликтик адис.бул адистер туракты магнит орисиндеги ядролардын спиндери мен магнит моменттеринин багдарларын жогары жииликти электромагниттик ористин комегимен озгерту жане осы озгертуге сайкес келетин резонанстык жииликтен ядронын спинин есептеуге негизделген.арекеттесу энергиясы . Буган сайкес жиилик , мундагы -ядролык магнетон.бул жиилик атом физикасынан белгили спиннин В магнит орисиндеги онын багытын айнала прецессиясынын жиилигине (Лармор жиилигине) тен. .резонанска сайкес жагдайды магнит орисин туракты устап,айнымалы ористин жиилигин немесе айнымалы ористин жиилигин туракты устап,магнит орисинин В индукциясын(ягни Лармор жиилигин) озгерту аркылы тугызуга болады.радиожииликтик адистердин бир-биринен айырмашылыгы осы резонанстык кошу жагдайынын туган кезин ан-у адистеринде жатыр.протоннын магнит моментинин дал мани 1-рет осы радиожиликтик резонанстык адиспен ан-ды.ол

15.Ядроның радиусы.ядронын сызыктык молшерин ан-у ушин онын радиусы деген угым енг-ди.ядронын радиусынын биринен бири озгеше бирнеше ан-сы бар.олардын ишиндеги ен коп таралганы жане физ-лык мани ен аныгы электрлик орташа шаршылык радиус .ол былай ан-ды.ядроны биркелки зарядталган орташа шаршы радиусы R сфера деп есептеп,ода кайсыбир электромагниттик иасерлесу салдарынан гана болатын процесс,мысалы электроннын шашыратылуы теориялык есептеледи. R= салыстырылады.салыстыру кезнде тажирибемен ен уйлесимди натиже беретин ядронын орташа шаршылык радиусы есебинде кабылданады.арине булай ан-ган радиус ядродагы протондардын гана таралу радиусы болады. ядронын электромагниттик жане ядролык асерлесуге суйенип ан-ган радиустарынын жакындыгынан ядрода протондар мен нейтрондар шамамен бирдей таралган деген корытынды шыгады.