Атом ядросының құрылымы

~ 164 ~

Өздеріңе белгілі атом құрылымы жөнінде ХІХ ғасырдың аяғында екі түрлі болжамдар болды. Ол Томсон жəне Резерфорд модельдері. 1896 жылы радиоактивті құбылыс анықталғаннан кейін, Резерфорд α-бөлшегімен атомдарды атқылау арқылы тəжірибе жасап, атом -электрон мен ядродан тұратындығын, оның центрінде оң зарядты - ядро орналасқан екендігін дəлелдеді.

Осындай ядро құрылымын, оның түрленуін, басқа ядролармен немесе бөлшектермен əсерлесуін ядролық физика қарастырады.

Сол атом ядросын қарастыратын болсақ, оның өзі де ұсақ бөлшектерге, яғни протон мен нейтронға бөлінетіндігі, оларды ядролық күш біріктіріп тұратындығын алғаш Совет физигі Иваненко ұсынған болатын.

Бұл болжам көптеген тəжірибелер бойынша қарастырылып, атом ядросын құрайтын бөлшектер протон мен нейтрон екендігі дəлелденді. Оларды жалпы нуклондар деп атайды.

Нуклон атомдық сан (А) арқылы сипатталады. Яғни, атомдық сан (А) ядродағы нуклондар санын көрсетеді.

Мысалы:

1Н¹, 2Не⁴, 3Li⁶, 6С¹², 7N¹⁴, 8О¹⁶ т.б. (ZХ^А)

Ал, реттік нөмірі (Z) ядродағы протон санын көрсетеді, ол атомдағы электрон санына тең заряды оң бөлшек. Нейтронның заряды жоқ (бейтарап бөлшек). Атом ядросындағы нуклондар саны мынандай түрде сипатталады:

Анук= Zпр+ Nней

Атом ядросындағы протондар саны бірдей, ал нейтрондар саны əртүрлі болып келсе, ондай ядролар изотоптар деп

аталады. Мысалы:

1Н¹, 1Н², 1Н³, 2Не³, 2Не⁴

3Li⁶, 3Li⁷8О¹⁶, 8О¹⁷, 8О¹⁸

92U²³⁵, 92U²³⁶, 92U²³⁸, 92U²³⁹, т.б.

~ 165 ~

Белгілі бір химиялық элементтің барлық изотоптарының электрондық қабаттарының құрылымы бірдей болады. Олай болса химиялық жəне физикалық қасиеттері электрондық қабаттар арқылы алынады.

Жоғарыда айтылған протон мен нейтронға тоқталайық.

1) Протон. Протонның заряды шама жағынан электрон зарядына тең, бірақ таңбасы оң таңбалы (+р) болады, ал массасы mp= 1,6722*10^-27кг (немесе mp= 1,00728 а,б,м). Ядролық физикада масса, энергия бірлігімен өрнектеледі, ол үшін бірлік масса с² көбейтіледі, сонда mр= 938,28Мэв тең болады.

Ал, электрон массасы m_е= 0,511Мэв (m_е=9,11·10^-31кг), протон массасынан 1836 есе кіші

mp=1836·mе (5.1.2)

Электрон массасын осы теңдікке қою арқылы протон массасы анықталады.

Протонның спині бар ол S=± тең, онда оның меншікті магнит моменті болады, ол

е	, я
с 5,05·10 эрг/гс	(5.1.3)

Ядроның магниттік моментінің бірлігі, ядро магнетоны деп аталады да, ол Бор магнетонынан 1836 есе кіші болады. Жоғарыда айтылғандай, Бор магнетоны

_Б 1836· _Я

^е 0,927 10 эрг/гс (5.1.4)

Олай болса протонның меншікті магнит моменті, электронның меншікті магниттік моментінен 660 есе аз болады.

_Б 660.

2. Нейтрон. Нейтронды ағылшын физигі Д. Чадвик

(1932 жылы) ашқан болатын. Оның заряды жоқ. Массасы mn=93,57 Мэв, протон массасына жақын бөлшек (mn-mp=,3Мэв),

~ 166 ~

яғни 2,5me- тең. Заряды жоқ болғанымен спині S=± тең, онда оның меншікті магнит моменті бар, ол

1,91 _я (5.1.5)

таңбасының (-) теріс болу себебі, оның меншікті механикалық моментімен меншікті магниттік моменті қарама-қарсы бағытталған болады. Протон мен нейтронның меншікті магнит

моментінің қатынасы

/ ₂

тең екендігі, эксперимент бойынша өте үлкен дəлдікпен алынған. Нейтрон еркін күйде орнықты емес (радиоактивті), ол өздігінше протонға, электронға ыдырайды жəне тағы да басқа бір бөлшек бөліп шығарады, ол бөлшек электронды антинейтрин деп аталады.

(5.1.6)

Нейтронның жартылай ыдырау аралығы 12 минут. Антинейтриннің массасы нөлге тең (нейтрон массасымен салыстырғанда өте аз болғандықтан есепке алынбайды). Соңғы формула бойынша нейтрон массасы, оң жағындағы бөлшектер массасының жиынтығынан 1,5me кем болады, ол 0,77 Мэв энергияға сəйкес келеді. Бұл энергия бөлінген бөлшектердің кинетикалық энергиясына айналады.