Α-бөлшектердің шашырауы бойынша Резерфорд тәжірибесі. Ядро өзара әсерлесетін протондар мен нейтрондардың жүйесі ретінде
жүктеу/скачать 1,05 Mb.
|
-б лшектерді шашырауы бойынша Резерфорд т жірибесі
Лекция-7, dokumenpub a-9786010446380, 1. Атом ядросыны рамы, зарядтары, массасы
| 4.3 Лоренц түрлендірулері
Салыстырмалылықтың арнайы теориясында кеңістік пен уақыттың қасиеттерін бейнелеуші координата мен уақытты релятивистік түрлендіру Лоренц түрлендірулері деп аталады. Осы түрлендіруге сәйкес, К` жүйеден К жүйеге өту (4.9) формуласы арқылы, ал К жүйеден К` жүйеге өту (4.10) формуласы арқылы жүзеге асады. , (4.9) (4.10) Координата мен уақыт түрлендірулері негізінде салыстырмалылық принципінің тағы бір тұжырымын беруге болады: физикалық заңдар Лоренц түрлендірулеріне қатысты инвариантты болады. Лоренц түрлендірулерінің кейбір салдарларын қарастырайық. Біріншіден, Лоренц түрлендіруі біздің әлемдегі кеңістік пен уақыттық қасиеттерінің бір-бірінен ажырамас байланысы бар екендігін ашып көрсетеді. Сондықтан, кеңістікті немесе уақытты бөлек қарастыруға болмайды, біздің әлем өмір сүретін кеңістік-уақыт жөнінде айтқан дұрыс болады. Басқаша айтсақ, біздің әлем төрт өлшемді. Екіншіден, Лоренц түрлендірулері негізінде бірмезгілділіктің салыстырмалылығын сипаттауға болады. Үшіншіден, (4.5) формуласымен берілген жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалған денелер үшін дұрыс емес болып табылады. Х осі бойымен қозғалған бөлшек үшін жылдамдықтарды қосудың релятивистік заңы (4.11) Лоренц түрлендіруі бойынша жарық жылдамдығы барлық санақ жүйелерінде тұрақты. Сондай-ақ, Лоренц түрлендіруі бойынша жарық жылдамдығы максимал жылдамдық болып табылады. Атом ядроларының бөлінуі мен түзілуі (синтезі). Бөліну көрсеткіші. Тосын бөліну. Уранның нейтрондар әсерінен бөлінуі. Тізбекті реакция. Белгілі көп таралған элементар бөлшектерден (протон, нейтрон, электрон) басқа атомдық процесстерге қатысатын басқа да бөлшектер бар: позитрон, нейтрино және антинейтрино, мезондар т.б.. Позитрон негізгі сипаттамалары электрон сияқты элементар бөлшек, бірақ та заряды оң электрон зарядына тең. Позитронды алғаш рет теориялық тұрғыдан электронға антибөлшек (антиэлектрон) ретінде болжаған Дирак болды. Электрон мен позитрон кездескенде олар жоғалып кетеді немесе фотон шығара отырып аннигиляцияланады, және де бұл процесс жартылай өткізгіштердегі электрондар мен кемтіктердің рекомбинациясына ұқсас. Сондай-ақ, электрон сияқты жарты бүтін спинді барлық бөлшектер үшін антибөлшек болуы керек (антибөлшектерді де негізгі бөлшектер сияқты әріптермен белгілейді, бірақ та әріптің үстінде сызықша немесе толқын белгісін қою керек.). Осыған сәйкес, мысалы: антипротон және антинейтрон анықталған. Паули 1932 жылы радиоактивтік -ыдырау кезінде энергияның сақталу заңының орындалуын түсіндіруде мынадай тұжырымдама жасады:, бұл ыдырау кезінде тағы да өзімен бірге энергияның біраз бөлігін алып кететін жеңіл бөлшек бөлінеді. Бұл бөлшекті Ферми нейтрино деп атады, себебі ол нейтронға ұқсас электр зарядына ие емес. Кейінірек тағайындалғандай, нейтриноның тыныштық массасы нөлге тең, оның (сол сияқты антинейтриноның да) спині жартыға тең ( ). Затқа өте тез жұтылып кету қасиетіне байланысты нейтрино бірден анықталған жоқ, тек 1956 жылы ғана тәжірибе негізінде тіркелген. Бұл тәжірибелерде тек қана нейтрино емес сондай-ақ антинейтринолар да анықталды. Сонымен қатар, протон мен нейтронның өзара түрленулері нәтижесінде де антинейтрино пайда болады. Бөлшек ретінде нейтрон бос күйде орнықты емес. Ол жартылай ыдырау периодымен өздігінен протон мен электронға антинейтрино шығара отырып ыдырайды: Қайтымды реакция да жүреді, протон антинейтриномен реакцияға түскенде нейтрон мен позитрон пайда болады: Сонымен, екі ядролық бөлшектер – протон және нейтрон -өзара бір-біріне айнала алады. Атом ядросы өзара әсерлер кезінде бір-біріне айналады. Бұл айналуларға қатысқан бөлшектердің кинетикалық энергиясының артуы немесе кемуімен қабаттаса жүреді. Атом ядроларының элементар бөлшектерімен немесе бір-бірімен өзара әсерлесуі кезінде болатын өзгерістер ядролық реакциялар деп аталады. Уран ядросының бөлінуін 1938жылы неміс ғалымдары О. Ган мен Ф. Штрассман ашты. 1939 жылдың басында ағылшын ғалымы О. Фриш австралиялық ғалым Л. Мейтнер нейтронды қармап алған уран ядросының екі жарықшаққа бөлінгендігін анықтады. Уран ядросының бөлінуі ядроның тыныштық массасы бөлінуі кезінде пайда болатын жарықшақтардың тыныштық массаларының қосындысынан артық болғандықтан ғана жүзеге асады. Тыныштық массасының кемуіне балама энергия бөлініп шығады. Толық масса сақталады,өйткені үлкен жылдамдықпен қозғалатын жарықшақтардың массасы олардың тыныштық массаларынан артық болады. Тізбекті ядролық реакциялар - дегеніміз ауыр химиялық элементтердің атом ядроларының нейтрондар әсерінен бөліну реакциясы. Оның әрбір сатысында нейтрондар саны артып, ядроның өзін-өзі қуаттайтын бөліну процессі пайда болуы мүмкін. Ядролық тізбекті реакция – экзотермикалық реакция, яғни реакция кезінде энергия бөлінеді. Бөлінген энергияның мөлшері өте көп болатындықтан ядролық тізбекті реакцияны бейбіт және соғыс мақсатында атом энергиясының көзі ретінде пайдаланады. Ауыр ядролардың нейтрондар арқылы бөлінуінің ядролық тізбекті реакциясының принциптік мүмкіндігі – уран ядросындағы нейтрондар санының протондар санына қатынасы, бөліну жарықшақтарындағы сол қатынастың шамасына қарағанда едәуір көп болатындығына байланысты. Ядролық тізбекті реакцияның іс жүзіндегі жүру шарты реакцияның тармақтау процестері мен оның үзілу ықтималдықтарының қатысы арқылы анықталады. Тармақтардың басым болуы өзін-өзі қуаттайтын тізбекті процестің жүруін қамтамасыз етеді, ал үзілістің басым болуы тізбекті реакцияның жүрмейтіндігін көрсетеді. ядролық тізбекті реакцияның даму сипаттамасы – жүйенің көбею коэффициенті (k). Ол (k) бөлінгіш заттағы реакция тізбегінің кез келген буыны мен сол алдындағы буында жұтылатын нейтрондар санының қатынасына тең. Өзін-өзі қуаттайтын тізбекті процесс тек k1 болғанда ғана жүруі мүмкін. Жүйе k=1 болғанда кризистік жүйе, k1 болғанда жоғары кризистік жүйе, ал kизотоптық құрамына тәуелді болады. Бөгде қоспасы жоқ жүйенің пішіні мен өлшемі кез келген шамадағы уран изотоптарының табиғи қоспасы (99,28% 238U және 0,71% 235U) әрқашанда төмен кризистік жүйеге жатады. Ықтималдығы басымырақ бөлгіш нейтрондар 238U ядроларымен өзара әсерлесе отырып, жаңадан бөліну актісін туғызбайды, қайта серпімсіз шашырайды. Олардың энергиясы 238U-ның бөлінуіне қажетті минимум энергиядан аз болады (~1 МэВ). Сондықтан табиғи уранның бөлінуінің тармақты ядролық тізбекті реакциясы шапшаң нейтрондар арқылы дами алмайды. Уран изотопының табиғи қоспасындағы ядролық тізбекті реакцияның тармақталуы, нейтрондардың энергиясы өте аз болғанда ғана (мысалы, бөлме температурасында ~1/40 эВ), тізбектің үзілуінен басымырақ бола бастайды. Осындай энергия кезінде 238U-ның бөліну ықтималдығының артатындығы сонша, 235U-ның бөлінуі, оның қоспадағы аздығына қарамастан, басымырақ процесс болып шығады. Бөлгіш нейтрондар энергиясының жылулық нейтрондар энергиясына дейін азаюы нейтрондардың уран ядроларымен көп қайтара серпімді соқтығысуы салдарынан болады. Баяу нейтрондар арқылы жүретін ядролық тізбекті реакция табиғи не 238U изотопымен байытылған уранның жеке блоктар түрінде орналастырылған немесе баяулатқыш (су, ауыр су, графит) көлеміне бір қалыпты таралған ядролық реакторларда жүзеге асырылады. Ал шапшаң нейтрондармен жүретін ядролық тізбекті реакция бридерлік реакторлардың кейбір түрінде және әр түрлі атом бомбасында жүзеге асады. Сындық масса дегеніміз – тізбекті бөліну реакциясын тұрақты қамтамасыз ететін бөлінетін заттың (уранның) ең аз массасы. Бірөлшемді тікбұрышты шексіз терең потенциалдық шұңқыр. Тереңдігі шектелген потенциалдық шұңқыр. жүктеу/скачать 1,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|