Yadro fizikasi

Yadro fizikasi – fizikaning yadro materiyasining boshqa shakllarini oʻrganish bilan bir qatorda atom yadrolari va ularning tarkibiy qismlari va oʻzaro taʼsirini oʻrganadigan boʻlimi hisoblanadi.

Yadro fizikasi

Yadro fizikasini atom fizikasi bilan chalkashtirib yubormaslik kerak. Yadro fizikasi atomni, shu jumladan uning elektronlarini ham oʻrganadi.

Yadro fizikasidagi kashfiyotlar juda koʻplab sohalarda qoʻllanadi: yadro energetikasi, yadro tibbiyoti, yadroviy qurollar, magnit-rezonans tamografiyasi shular jumlasiga kiradi.

Yadro fizikasidan ajralib chiqqan tarmoq – elementar zarralar fizikasi boʻlib, aksar hollarda bu ikkala sohada birga oʻqitiladi. Elementar zarralar fizikasi – yadro astrofizikasi va kimyo sohasida muhim oʻringa ega.

Tarixi

Yadro fizikasi tarixi 1896-yilda fransuz fizigi Henri Becquerelning uran tuzlaridagi fosforessensiyani tadqiq qilishi vaqtida radioaktivlikning kashf qilishi bilan boshlandi . Bir yildan soʻng, yaʼni 1897-yilda Joseph John Thomson tomonidan elektronning kashf etilishi – atomning ichki tuzilishga ega ekanligidan dalolat berdi . XX-asr boshida atomning ilk qabul qilingan modeli – Thomsonning „olxoʻrili keks“ modeli boʻlib, u atom musbat zaryadlangan shar, uning ichida manfiy zaryadga ega elektronlar suzib yuradi, degan farazga asoslangan edi.

 

Henri Becquerel

Keyingi yillarda radioaktivlik, xususan, Sklodkowska nomi bilan mashhur polyak fizigi Marie Curie, uning turmush oʻrtogʻi Pierre Curie shuningdek, ingliz fizigi Ernest Rutherford tomonidan juda keng miqyosda oʻrganilib, koʻplab tajribalar oʻtkazildi. Asrning birinchi yarmiga kelib, uch xil turdagi radioaktiv nurlanishlar maʼlum boʻldi: ${\displaystyle \alpha }$ -yemirilish, ${\displaystyle \beta }$ -yemirilish va ${\displaystyle \gamma }$ -nurlanish. 1911-yilda nemis fizigi Otto Han va 1914-yilda ingliz fizigi James Chadwick oʻtkazilgan tajribalar ${\displaystyle \beta }$ -yemirilish spektri diskret emas, balki uzluksiz ekanligini aniqladi. Yaʼni ${\displaystyle \beta }$ -yemirilishda ${\displaystyle \gamma }$  va ${\displaystyle \alpha }$ -parchalanishlarda kuzatilgan diskret energiya miqdori emas, balki doimiy energiya diapazoni kuzatildi. Bu oʻsha paytda yadro fizikasi uchun muammo edi, chunki bu parchalanishlarda energiya saqlanmaganligini koʻrsatar edi.

1903-yilgi fizika boʻyicha Nobel mukofoti birga Becquerelga kashfiyoti uchun va Marie va Pierre Curielarga radioaktivlik boʻyicha keyingi tadqiqotlari uchun berildi. Rutherford 1908-yilda „elementlarning parchalanishi va radioaktiv moddalar kimyosi boʻyicha tadqiqotlari“ uchun kimyo boʻyicha Nobel mukofotiga sazovor boʻldi.

1905-yilda Albert Einstein massa-energiya ekvivalentligi gʻoyasini ishlab chiqdi. Becquerel va Marie Curie tomonidan radioaktivlik boʻyicha ishlar bundan oldin boʻlgan boʻlsa-da, radioaktivlik energiyasining manbasini tushuntirish yadroning oʻzi yanada kichikroq tarkibiy qismlardan – nuklonlardan iborat ekanligi kashf etilishini kutib turaradi.

Rutherfordning yadroni kashf qilishi

1906-yilda Ernest Rutherford „Radiydan ${\displaystyle \alpha }$ -zarraning moddadan oʻtishida kechikishi“ asarini nashr qialdi. Ernest Rutherfordning assistenti, professor Johannes Hans Geiger va bakalavriat Marsden bilan birga tajriba oʻtkazishadi: oltin folga ${\displaystyle \alpha }$ -zarralar bilan bombardimon qilinadi. 1911–1912 yillarda Rutherford London qirollik jamiyatida tajribalarni tushuntiradi va atom yadrosining yangi nazariyasini ilgari surdi.

1908-yilda maqola nashr etilgach, Rutherford tomonidan 1911-yilning may oyida chop etilgan yakuniy klassik tahlil bilan asosiy hal qiluvchi tajriba 1909-yilda Manchester universitetida oʻtkazildi .

 

Rutherford tajribasi

Ernest Ruterford oʻz jamoasiga uni hayratda qoldiradigan narsani izlashni buyurdi: bir nechta zarralar katta burchaklar orqali, hatto baʼzi hollarda butunlay orqaga tarqaladi. U buni qogʻoz varogʻiga oʻq uzilishiga oʻxshatdi. 1911-yilda Ruterford tomonidan maʼlumotlarni tahlil qilish natijasida kashfiyot atomning Rutherford modeliga olib keldi, bunda atom oʻz massasining katta qismini oʻz ichiga olgan juda kichik, juda zich yadroga va ogʻir manfiy zaryadlangan zarralar elektronlardan iborat edi. Misol tariqasida, ushbu modelda ${\displaystyle N^{14}}$  14 ta proton va 7 ta elektron (jami 21 ta zarracha) boʻlgan yadrodan iborat edi.

Eddington va yadro sintezi

Taxminan 1920-yilda Arthur Eddington oʻzining „Yulduzlarning ichki konstitutsiyasi“ nomli maqolasida yulduzlardagi yadroviy sintez jarayonlarining kashfiyoti va mexanizmi haqida faraz yuritadi. Oʻsha paytda yulduz energiyasining manbai butunlay nomaʼlum edi; Eddington bu manba vodorodning geliyga aylanishi va Einsteinning ${\displaystyle E=mc^{2}}$  tenglamasiga koʻra juda katta energiya ajralib chiqishi haqida toʻgʻri taxmin qildi. Bu, oʻsha paytda termoyadroviy energiya va hatto yulduzlar ham asosan vodoroddan tashkil topganligi haqidagi eng yaxshi gipotezalardan biri edi.

Yadro spinining tushuntirilishi

 

Uglerod atomining tuzilishi

Rutherford modeli 1929-yilda Franko Rasetti tomonidan Kaliforniya Texnologiya Institutida yadro spinini oʻrganishga qadar juda yaxshi ishladi. 1925-yilga kelib protonlar va elektronlarning har birining spini ${\displaystyle \pm 1/2}$  ga teng ekanligi maʼlum edi. Azot-14 ning Rezerford modelida jami 21 ta yadro zarralaridan 20 tasi bir-birining spinini kompensatsiya qilishi uchun juftlashgan boʻlishi va oxirgi toq zarracha yadroni ${\displaystyle +1/2}$  spin bilan xarakterlashi kerak edi. Rasetti, ammo azot-14 ning spini ${\displaystyle +1}$  ga teng ekanligini aniqladi.

James Chadwickning neytronni kashf qilishi

1932-yilda Chadwick Walther Bothe, Herbert Becker, Irène va Frédéric Joliot-Curielar tomonidan oʻtkazilgan nurlanish kuzatuvlari proton bilan bir xil massaga ega neytral zarracha tufayli ekanligini tushunib qoladi va u yangi zarrani neytron deb ataydi (Ruterfordning taklifiga binoan) . Oʻsha yilda Dmitriy Ivanenko yadroda elektronlar mavjud emas, yadro faqat proton va neytronlardan iborat boʻlib, ularnign spini ${\displaystyle +1/2}$  ga tengligini tushuntiradi. Shuning bilan, neytron spini azot-14 spini muammosini darhol hal qildi, chunki bu modeldagi bitta juftlashmagan proton va bitta juftlashmagan neytron bir xil yoʻnalishda ${\displaystyle 1/2}$  spinni qoʻshilib, toʻla yadro spinni ${\displaystyle 1}$  ga teng boʻladi.

Zamonaviy yadro fizikasi

Yadro fizikasi muammolari

Adabiyotlar