Ядролық күштер және оның қасиеттері

1.

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Ядролық күштер және оның қасиеттері.
Ядролық потенциал. Юкава потенциалы.
Ядроның Спин және магнит моменті
Ядролық физика пәні

2.

Тəжірибеден нуклонның анықталуы

3.

Сонымен α – бөлшек пен берилли əрекеттесу нəтижесінде γ – квант бөлінбейді деген
тұжырымға келді. 1920 жылы Резерфорд ядроның ішінде нейтрал бөлшек болуы мүмкін деп
жорамалдаған. Чэдвиг осы идеяны ескере отырып, 1932 жылы массасы жағынан протон
массасына шамалас электрлік бейтарап, жаңа бөлшек – нейтронды ашты. Бұл кезде:
реакция жүреді. Қазіргі кезде осы реакцияны бірден бір нейтрон көзі ретінде қолданады.
Нейтронның заряды нөлге тең, ол протонмен салыстырғанда тұрақсыз.
Оның спині
массасы
ядродан тысқары кезде нейтрон небары 888.6
± 3.5 секунтта басқа бөлшектерге ыдырап кетеді:
мұндағы −
антинейтрино. Бұл ыдырауды нейтронның − β ыдырауы деп
атайды. Электрон мен протон электрмагниттік əсерлесуге түседі. Сонымен
ядро протон жəне нейтроннан тұрады деген қорытындыға келеді.

4.

Ядро - кванттық байланысқан күй
Атомның жəне ядроның күйі кванттық механика теңдеуімен сипатталады. Олардың ішкі
құрылымы бар. Сондықтан оларды кванттық байланыс күй деп қарастырады. Кванттық ұғым
бойынша, байланыс күй болу үшін бір құрама бөлшек квант шығарады, ал екіншісі оны
жұтудың нəтижесінде байланыс күй пайда болады. Мысалы, ядро мен электрондар γ-квант
алмасу нəтижесінде байланыс күй – атом пайда болады, ал ядродағы нуклондар пи-мезон
алмасу нəтижесінде байланыс күй - ядро пайда болады. Сонымен, табиғатта бар əсерлесу
түрлері квант-бозондар алмасу нəтижесінде іске асады. Табиғатта əсерлесудің төрт түрі бар
екенін білеміз. Олар:
1) Гравитациялық əсерлесу. Массасы бар элементар бөлшектердің арасындағы
əрекеттесу гравитациялық əсерлесу деп аталады. Гравитациялық əсерлесуді
қанағаттандыратын квантты гравитон деп атайды. Оның спині S=2, массасы нөлге тең.

5.

(1)
деп анықталады. Бұл кездегі гравитациялық əсерлесу радиусы шексіз.
Мұндағы масса гравитациялық өрістегі заряд ретінде қарастырылады.

6.

2) Кулондық əсерлесу. Бұл əсерлесу тек электрмагниттік əсерлесу болып табылады. Электр
зарядтары бар бөлшектердің өзара əсерлесу күші немесе Кулондық күш:
(2)
мұндағы
электромагниттік əсерлесуді жеткізіп
тұратын əсерлесу тұрақтысы. Электрмагтиттік əрекеттесу тек электр заряды бар элементар
бөлшектердің арасындағы əрекетті сипаттайды. Бір элементар бөлшектің əрекетін екінші
бөлшекке фотон жеткізеді. Фотон дегеніміз - массасы m=0, зарядсыз бөлшек, əсерлесу радиусы
шексіз. Фотонның спині S=1 болғандықтан векторлық бөлшек болады. Фотонның күйі Клейн-Гордон
теңдеуімен анықталады. Электрмагниттік өзара əрекеттесу ядролық күштерде қайсыбір рөл
атқаратын болса да, бірақ оның əсер өрісі атомдар мен молекулалар болып табылады, олардың
құрамын толығынан осы өзара əрекеттесу анықтайды.

7.

3) Əлсіз əсерлесу. Əлсіз əсерлесуді қанағаттандыратын бозондар өте ауыр болады. Олар W−бозон
Z− бозон деп аталады. Зарядты бөлшектердің арасындағы əлсіз əсерлесуді W−бозон, ал нейтрал
бөлшектер арасындағы əсерлесуді Z− бозон қанағаттандырады.
Массалары:
Массасы өте үлкен болғандықтан, əсерлесу радиусы өте қысқа, спині бүтін болады. Əлсіз
əрекеттесулердің интенсивтігі пəрменді əрекеттесулердің интенсивтігінен өте аз (онның он
дəрежесі есе əлсіз). Фотоннан басқа барлық элементар бөлшектер, яғни адрондар
жəнелептондар əлсіз əрекеттесулерге ұшырайды. Пəрменді жəне электрмагниттік
əрекеттесулердің қатарында əлсіз əрекеттесу біліну үшін ерекше жағдайлар болуы тиіс. Ол
тұрақты емес бірқатар элементар бөлшектердің ыдырауы кезінде бақыланады. Мысалы, еркін
күйдегі нейтрон тұрақты емес, ол əлсіз əрекеттесудің есебінен протон, электрон жəне
антинейтриноға ыдырайды. Ядролардың β -ыдырауы осы əлсіз əрекеттесу арқылы өтеді.
Сонымен қатар, нейтрондардың түрліше шашырауы əлсіз əрекеттесумен сипатталады.

8.

9.

10.

Ядроның байланыс энергиясы жəне массалар ақауы
(3)
(4)

11.

(5)
(6)

12.

(7)

13.

(8)

14.

Ядролық потенциал
(9)
(10
)
(11)

15.

(12)

16.

Ядроның орташа радиусы жəне моменті

17.

(13)
(14)

18.

(15)

19.

20.

Нуклондар

21.

(16
)

22.

(17
)

23.

(18)
(19
)

24.

(20)
(21)

25.

(22
)

26.

(23
)