21. Юкава потенциалы

Юкава потенциалы – бұл адрондар арасындағы қатты әсерлесуді сипаттайтын модельдық потенциал.

20ғасыр басында, протондар менр нейтрондардың ашылуынан кейін ядро атомы осы бөлшектерден тұратыны белгілі болды. ОЛарды нуклондар немесе адрондар деп атады. Атомдардың өлшемділігі кіші болғанымен, олардың ядрода оқтаулы бөлшектерді қандай күшпен ұстап тұратындығы туралы туралы сұрақтар туындаған болатын, яғни олардың арасында кулондық итеру маңызды болып табылады. Ең алғаш қатты әсерлесу моделін Юкава Хадэки ұсынған болатын.

1934 жылы Юкава Хадэки қатты әсерлесу меншікті жазықтық арқылы жүзеге асады деп жорамалдады. Бірақ қатты әсерлесу өте кіші радиусымен сипатталады, сондықтан кулондық потенциал орнына басқа потенциал ұсынған болатын, яғни экспоненциалдық заң бойынша қашықтығы аумағына байланысты бәсеңдейді. 1/к қашықтықта экспонента ондай қатты ауытқымайды. Адрондар арасында кулондықтарға ұқсайтын тартылыс болады. 1/к үлкен қашықтықтарда әсерлесу тез бәсеңдейді.

Мұндағы g,k-тұрақтылар.

25. Ядрлық реакция түрлері .

Ядролық реакция – атом ядросының элементар бөлшектермен немесе басқа бір атом ядросымен әсерлесуі кезінде түрленуі. Әдетте ядролық реакцияға 4 бөлшек қатынасады: оның екеуі бастапқы бөлшек болып есептеледі де, ал қалған екеуі ядролық реакцияның нәтижесінде түзіледі. Реакция кезінде түзілген бөлшектің саны кейде 2-ден артық болуы да мүмкін. Лабораториялық жағдайда ядролық реакция нысана ретінде алынған ауыр атом ядросымен (не бөлшекпен) атқылау арқылы жүргізіледі. Ядролық реакция химиялық реакцияларға ұқсас және оның жазылуы (өрнектің сол жақ бөлшегінде реакцияға қатысатын бөлшектер, ал оң жақ бөлігінде реакция нәтижесінде түзілетін бөлшектер): а+Ав+В, мұндағы а – атқылайтын бөлшек (не ядро), А – нысана ядро, в– ұшып шыққан бөлшек (не ядро), В – реакция нәтижесінде түзілген соңғы ядро (ядро-өнім). Реакцияның толық теңдеуінде реакцияға қатысатын және реакция нәтижесінде түзілетін ядролардың зарядтары мен массалық сандары да көрсетіледі. Ядролық реакцияны жазудың төмендегідей қысқа түрі де пайдаланылады: А (а, в) В, мұнда бастапқы нысана ядро мен соңғы ядро таңбасының арасындағы жақша ішінде алдымен атқылаушы бөлшектің, содан кейін оның қасына реакция кезінде ұшып шығатын бөлшектің таңбасы көрсетілген.

Түрлері:

Альфа-ыдырау

α-бөлшегінің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа-ыдырауы кезінде ядродан өздігінен α-бөлшек — гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон) ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.

Альфа-ыдырау кезінде атом ядросы зарядтың саны   екіге және массалық саны   төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жуйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:

мұндағы   — аналық ядроның белгісі,   — туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын α-бөлшек үшін   белгісін пайдаландық.

Бета-ыдырау

β-сәулесінің табиғатын 1899 ж Резерфорд ашқан болатын. Ол шапшаң қозғалатын электрондар ағыны. β-бөлшекті   деп белгілейді. Массалық санның   болуы, электронның массасы массаның атомдық бірлігімен салыстырғанда елеусіз аз екенін көрсетеді. Ығысу ережесін бета-ыдырауға қолданайық.

Бета-ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны   бір заряд бірлігіне артады, ал массалық сан өзгермейді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің соңына қарай бір орынға ығысады:

мұндағы   — электрлік заряды нөлге тең, тыныштық массасы жоқ электрондық антинейтрино деп аталатын бөлшек.

Гамма-ыдырау

1900 жылы Вилaрд ядролық сәуле шығарудың құрамындағы үшінші компоненттің бар екенін тапты, оны гамма (у)-сәуле шығару деп атаған. Гамма-сәуле шығару магнит өрісінде ауытқымайды, демек, оның заряды жоқ. Гамма-сәуле шығару радиоактивтік ыдыраудың жеке бір түрі емес, ол альфа және бета-ыдыраулармен қабаттаса өтетін процесс. Жоғарыда айтқанымыздай, туынды ядро қозған күйде болады. Қозған күйдегі ядро атом сияқты, жоғарғы энергетикалық деңгейден төменгі энергетикалық деңгейге өткенде,  энергиясы бар гамма-квантын шығарады, мұндағы   —қозған,   — қалыпты күйдегі энергиялар (8.10-сурет). Ядродан шығатын ү-сәулелері дегеніміз — фотондар ағыны болып шықты.

Гамма-ыдыраудың формуласын жазайық:

мұндағы   — қозған аналық ядро,   — оның қалыпты күйдегі нуклиді.