Ядроның байланыс энергиясы

Ядродағы нуклон саны протон мен нейтрон санының қосындысына тең . Протонның және нейтронның массалары. Егер берілген ядро дана нейтроннан, дана протоннан тұрса, және ядроның тәжірибеден анықталған массасы болса, онда оның тыныштық күйдегі энергиясы келесі түрде анықталады:

(1.3) Ядроның құрамына кіретін бөлшектердің массасының қосындысы тәжірибеден анықталған мәнінен өзгеше болады. Осы өзгеше массаны ядроның ақау массасы деп айтады, ол . Бұл айырмашылық бірнеше ондаған пайызға дейін жетеді. Онда ядроның массасы: (1.4)

деп анықталады, мұнда протон мен нейтронның массалары. Бұл айырмашылық осы нуклондардың ядродағы байланыс энергиясын сипаттайды, яғни ол ядродан нуклондарды бөлуге кететін энергия.

Көптеген тәжірибелерде өлшенетін шама атом массасы, ол ядроның массасынан электрон массасынның шамасына айырмашылықта болады. Атомдағы электрондар саны әрқашанда ядродағы протон санымен тең, сонда атом массасы:

(1.5)

сутегі атомының массасы: деп жазылады. Ядроның энергиясы бір-бірімен байланыспаған тыныштық күйдегі құраушыларының (1.6) энергиясының қосындысына тең болады. Осы шамалардың айырымы: (1.7). ядроның байланыс энергиясын береді. Ядро пайда болғанда нуклондардың бірігуімен нуклондардың массаларының бір бөлігі байланыс энергиясына кетеді де жылу болып бөлініп шығады. Протон мен нейтрон қосылып, дейтрон пайда болады, ондай процесті нуклон синтезі деп атайды. Дейтрон – сутегінің изотобы дейтерийдің ядросы, ол бір протоннан және бір нейтроннан тұрады. Протон мен нейтронның массасының қосындысы дейтронның массасынан үлкен, бұл айырмашылық жылу болып бөлінеді. Ауыр ядролар ыдырағанда, сондай-ақ жеңіл ядролар синтез болғанда энергия бөлінеді. Жеңіл ядролардың синтезі Күнде жүріп жатыр. Бұл синтез кезінде бөлінетін энергия, өмір сүруді қамтамасыз етіп отырған, Күн энергиясының көзі болады. Осы принциптің нәтижесінде сутегінің бомбасын жасаған. Ауыр ядролар ыдырағанда, бөлінетін энергияны пайдаланып атом электр станциясы жұмыс істеп тұр.Мысалы, көптеген жағдайларда ядролардың орнықтылығын бағалау үшін меншікті байланыс энергиясы - қолданылады. Ол: (1.8) ядродағы бір нуклонның орташа байланыс энергиясын сипаттайды. Басқаша айтатын болсақ, ядродан бір нуклонды жұлып алу үшін жұмсалатын энергиясы , оның шамасы көп болған сайын, ядро орнықтырақ болады.

7. Резерфорд моделі. Тексеру үшін 1903 жылдан бастап Резерфорд тәжірибесін бірнеше рет қайталады. Тәжірибенің мақсаты: Томсонның моделін тексеру еді, ол радиоактивті заттың қайнар көз ретінде α - бөлшекті алды. Көзден кейін үш қорғасын пластинкаларын, одан соң алтын фольга, экран қойды. Соны микроскоппен бақылап отырды

Резерфорде тәжірибесі.
Мұндағы α - бөлшек, K – радиоактивті заты бар қорғасын контейнері, Э – экран, Ф – алтын фольга, M – микроскоп. Негізгі мақсат:

Біртекті таралуды дәлелдеу. Біртекті бөлшек келсе, іші біртекті таралады.

Экранға келген сәуле шығады, ол қанша келген, қалай түседі? Ол шеттерінде қара дақ пайда болады, ол деген бөлшектің түсуі. Оның себебін Резерфорд тәжірибесінің қатесі деп көрген. Содан ол тәжірибені қайта қайталаған, бәрібір шетінде бөлшектің ізі қалып отырған, ал негізгі шоғыр ортасында болған. Осы зерттеулерін қорытындылай келе, Резерфорд келесі тұжырымға келді:

• 1) Бөлшек оң зарядты;

• 2) Бізге белгілі химиялық элементтердің атомдары нейтрал күйде болады;

• 3) Атом ішінде оң зарядталған, өлшемі кіші, массасы ауыр дене бар.

Егер он электрон болса, онда атомда он оң заряд болуы керек. Сонда ұшып келе жатқан бөлшек оң болғандықтан, ол электроннан тебілмейді, бұл бөлшек тек оң зарядтан тебілуі мүмкін. Ол тебіліп, бағытын өзгертуі үшін: оң зарядты, массасы бөлшектің массасынан көп есе үлкен болуы керек. Шашырған бөлшектің саны аз болғандықтан, атом ішінде оң зарядты үлкен массалы дененің сызықтық мөлшері өте кішкене болуы керек немесе ұшып келген бөлшектің бәрі бірдей онымен соқтығыспайды.

• Мысалы: 20 метр жерде тұрып, нысанаға зат лақтырдық делік, ал нысана кішкентай шарик болсын, онда барлығы бірдей тимейді, ал нысана үлкен болса, онда барлығы тиеді.

• Осы тәжірибенің нәтижесін дәлелдеу үшін Резерфорд өзінің идеясын шығарды. Солай атомның жаңа моделі шықты. Ол былай тұжырымдалды: ортасындағы массасы үлкен, заряды оң денені атом ядросы деп атайды. Ол ертедегі Грек құдайының аты еді. Осыдан алғаш «ядро» деген түсінік пайда болды.