1. Атом ядросының құрамы, зарядтары, массасы

Тамшылық модел. Ферми газ моделі

жүктеу/скачать 3,96 Mb. бет 17/56 Дата 16.12.2022 өлшемі 3,96 Mb. #162957 түрі Құрамы

Бұл бет үшін навигация:

• Ядролық қабықтық модельдері.
• А. Байланыс энергиясының өзгеру заңдылықтары.
• Б. Изотоптардың таралуы.
• В. Альфа- және бетта-ыдырау заңдылықтары.

16.Тамшылық модел. Ферми газ моделі. Тамшылық модел ядроның ұжымдық моделінің ең карапайым түрі. Ядроның радиусын әртүрлі әдістермен анықтау, оның А массалық санға тәуелділігін (2.48')өрнегімен бейнелеуге болатынын көрсетті. Демек барлық ядролар үшін нуклондардың концентрациясы бірдей нукл/м3(4.1)олардың тығьздықтары да (4.2) орташа нуклон аралық қашықтықтары да Тәуелсіз бөлшектер моделдерінің ең карапайымы Ферми-газ моделі. Бұл моделде дербес нуклон-нуклондық әсердесулердің үстемелесі (суперпозициясы) болып табылатын күрделі көріністің орнына, ядрода нуклондардың бір-біріне тәуелсіз, ені орташаланған күш өрісіндегі қозғалысы карастырылады. Бір-бірімен күшті әсерлесетін нуклондар үшін мұндай пайымдау ақылға симайтын сияқты. Бірақ, нуклондардың фермиондар екенін ескерсек, мұндай жағдай мүмкін болады. Кезкелген фермиондардан тұратын жүйенің негізгі күйінде барлық төменгі деңгейлер толтырылған. Сондықтан әсерлесу кезінде нуклондар энергия алмастыра алмайды (энергиясы азайған нуклон түсетін орын жоқ). Нуклондарды ядродан шығармай ұстап тұратын потенциялық шұңқырдың тереңдігін былайша табуға болады. Ядроның негізгі күйіне ферми-газдың, барлық төменгі деңгейлері нуклондарға толған, абсолют нөлдік температуралық күйі сәйкес келеді. 0ндағы барлық нейтрондардың саны (4.3)мұндағы -ядродағы деңгейлер тығыздығы, р-нейтронның импульсы, -ядроның колемі, рмакс- ядроның негізгі күйі үшін импульстың ең үлкен мәні.Интегралдау нәтижесінде (4.4.)немесе, симметриялы (жеңіл) А=2N ядро үшін шығады. Бұл жерде біз го=1,2фм деп алдық. Осыдан нейтронның кинетикалық энергиясының ең үлкен мәні Нейтронның ядроға байланыс энергиясының орташа мәні 8МэВ. Соңдықтан потенциялық шұңқырдың терендігі болады (4.1-а сурет), Симметриялы ядро үшін протондар үшін де дәл сондай нәтиже шығады.Асимметриялы (N>Z) ядро үшін болады (4.1-6 сурет). Бұрын түсіндіргеніміздей бұған себеп протондар арасындағы электрлік тебілу. Оның салдарынан протондық шүңқырдың түбі көтеріледі және өрнегі өзгереді. Ядродағы нуклондардың орташа кинетикалық энергиясы Алынған, потенциялық шұңқырдың тереңдігі Vо мен кинетикалық энергияның орташа пәні баска әдістермен анықталған мәндермен ұйкасады. Демек, ядроның тәуелсіз бөлшектік моделі де ядроның кейбір касиеттерін дұрыс түсіндіреді. Ферми-газ моделінің пайдалану алқабы аз ғана. Ол ядроның құрылымының кейбір жалпы заңдылықтарын, оның ішінде ядродағы нуклондардың қозғалыста болатынын түсіндіреді. Бұл қозғалыстың салдарлары ядроға түсетін бөлшектердің оның кұрамындағы нуклоңдармен әсерлесуінен байқалады. 17. Ядролық қабықтық модельдері. нуклондардың саны киелі сандардың (2,8,20,28,50,82,126) біреуіне тең ядроларға байланыс энергиясының калыпсыз үлкен мәні (немесе өте нықтық) мен квадруподдік моментің О мәні тән (сфералық симметриялы) екені көрсетілді. Ядроның қасиеттерінің периодтық сипаты атомның периодтық қасиеттеріне ұқсас. Ол ядроға да атом сияқты, кабықтық құрылым тек шығар деген пікір туғызады. Бұл пікірді басқа да тәжірибелік мәліметтер қолдайды. Төменде осы ядроның кабықтық құрылымына меңзейтін кейбір мәліметтер беріледі.А. Байланыс энергиясының өзгеру заңдылықтары. Ядроның ңықтығын оның меншікті байланыс эиергиясы сипаттайды. Ңық ядроларға байланыс энергиясының ең үлкен мәні (көршілермен салыстырғанда) тән. Оларға үстеме қосылған нуклондардың байланысы әлсіз болуы тиіс (оған қосымша нуклонның байланыс энергиясы тым аз). ядроларын қарастырайық. Олардың әрқайсысы оның алдындағыға бір нуклон қосу арқылы алынады. Соңғы үш ядро үшін нуклонды байланыстыру энергиясы 2.2, 5.5 және 20.6МэВ, яғни ядросына жақындағанда күрт өседі.Егер осыны әрі қарай жалғастырып ядросына бір протон немесе нейтрон қоссақ, қосылу энергиясы теріс,сәйкес туынды ядро ( пен ) ңық емес болады. Демек 2 протон мен 2 нейтроннан тұратын, қос киелі ядро, ядросы көрші ядроларға қарағанда өте ңық. Радиоактивтік ыдыраудың қатарында альфа-ыдыраудың болуы да, ядросының ңықтығын дәлелдейді.Басқа жұп-жұп ядролар үшін зерттеулер де киелі ядролардың ерекше нықтығын дәлелдейді.Б. Изотоптардың таралуы. Нуклондардың киелі саны тән ядролардың ерекше нықтығын ондай ядролардың табиғатта көбірек таралуы да қостайды. Оған бірнеше мысал келтірейік.1.Атомдық нөмері Z=А/2 ең ауыр ядро, қос киелі ядро Оның кальцийдің табиғи қоспасындағы үлесі 97%. Оған көршілес жеңіл Z=А/2 ядроның ( ) салыстырмалытаралуы 0,3% қана, ал көршілес Z=А/2 ( ) ауырырақ ядротабиғатта кездеспейді.2.Нейтрондардың берілген (А-Z) саны тән изотоптардың табиғатта, әлбетте, екеу-үшеуі ғана кездеседі. А-Z=20 үшін олардың саны беске ( ),А-Z=50 үшін алтыға, ал А-Z=82 үшін жетіге дейін көбейеді.3.Бір элеметтің изотоптарының ішінде, әлбетте, массалық саны орташа изотоп ең көп таралған. Олардан А-Z=50 немесе А-Z=82 изотоптар ерекше бөлінеді ( т.б). 4.Табиғатта ең көп изотопы (он) бар элемент , оның ішінде 3 изотоптың массалық саны тақ.В. Альфа- және бетта-ыдырау заңдылықтары. 1.Табиғатта кездесетін үш радиоактивті катардың үшеуі де, қорғасынның изотоптарымен (Z=82) аяқталады. Табиғатта кездесетін Z≤82 ядролардың барлығы дерлік нық.2. Жартылай эмпирикалық формулаға сәйкес альфа-ыдырау энергиясы Z өскенде өсуі керек. Тәжірибелер полоний (Z=84) ядроларының шығаратын альфа-белшектерінің энергиясының одан ауыр ядролар шығаратын бөлшектердің энергиясынан артық екенін көрсетеді.3.Полонийдің екі изотопы , ұзын жолды α-бөлшектер шығарады. Жалпы энергиясы ең үлкен альфа-бөлшектерді А-Z=128, Z=84, А-Z=84 ядролар шығарады. Олар ыдыраудан кейін А-Z=126, Z=82, А-Z=82 ядроларына өтеді. Мысалы, Менделеев таблицасының ортасыңда жататын неодимнің изотоптарының біреуі ( ) альфа-радиоактивті.Оның жартылай ыдырау периоды 5*1015 жыл, ал ол шығаратын а-бөлшектердің ең үлкен энергиясы 1,8МэВ. 4. Сол сияқты киелі ядроларға ыдырайтын ядроларға бета-ыдырау энергиясының ең үлкен, ал киелі ядролардың бета—ыдырауына ең кіші мәндері тән. Оған бета—ыдырау тізбегі мысал бола алады. Бірінші ядроның ыдырау энергиясы Еβ=З.6МэВ, екіншінін энергиясы Еβ=0,27 МэВ. 5.Қоскиелі ядро нуклондар шығарылатын сатылық процесстің ақырғы нәижесі болады. (4.6) (4.7) Екі жағдайда да бета-ыдраудан кейін қозған киелі ядролар мен пайда болады. Олардың құрамында сәйкес 9=(A-Z)киелі+1 нейтрон мен 9=Zкиелі+1 протон бар. Олардан 9-нуклонды ажырату энергиясының төмендігі сонша, ол олардың қозу энергиясынан аз. Бұл олардың нуклондар шығаруына соқтырады. Нуклондар олардың алдындағы бета-ыдыраудың жартылай периодына кешіктіріліп шығаралады жүктеу/скачать 3,96 Mb. Достарыңызбен бөлісу: