Ядролық реакциялар: түрлері және сақталу заңдары

1.

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
ЯДРОЛЫҚ РЕАКЦИЯЛАРДЫҢ ТҮРЛЕРІ.
ЯДРОЛЫҚ РЕАКЦИЯНЫҢ САҚТАЛУ ЗАҢДАРЫ.
Ядролық физика пәні

2.

3.

Ядролық реакция – атом ядросының элементар бөлшектермен немесе
басқа бір атом ядросымен әсерлесуі кезінде түрленуі. Бірінші ядро екінші
ядромен әрекеттескенде, бірнеше түрлі жолдармен ядролық реакция
жүреді.
Алғаш рет ядролық реакцияны 1919 жылы Эрнест Резерфорд бақылаған.
Ол азот ядросын.
α-бөлшектермен атқылау кезінде ядролық түрлену
болатынын және екінші ретті иондаушы бөлшектердің пайда болуын
тіркеді. Бұл тәжірибе барысында жаңа бөлшек — протонның шығатыны
анықталды.
Ядролық реакция теңдеуі келесі түрде жазылады:
Бұл реакцияда азот ядросы α-бөлшекті жұтып, оттек ядросына айналады
да, протон шығарады. Осылайша протон алғаш рет ядроның құрамдас
бөлігі ретінде тәжірибе жүзінде дәлелденді.

4.

Процестің барысы Вильсонның тұман камерасында тіркеліп, бөлшектердің
іздері фотосуретке түсірілді. Камерадағы қисық және түзу іздер реакцияға
қатысқан α-бөлшек, пайда болған протон және ядро қалдығының қозғалысын
айқын көрсетті. Бұл бақылаулар ядролық реакциялардың шын мәнінде
жүретінін дәлелдеп, жасанды ядролық түрлендірудің бастамасы болды.
Аталған тәжірибе ядролық физиканың дамуында шешуші рөл атқарып,
элементар бөлшектер физикасы мен ядролық реакциялар теориясының
қалыптасуына негіз қалады.

5.

Тәжірибелерде соқтығысулар, көбінесе Лабораториялық санақ жүйесі (ЛСЖ)
болады. Бұл жүйеде соқтығысатын бөлшектердің ауытқуы тыныштық күйде болады,
оны нысана деп атайды. Ал жеңілірек бөлшек оған ұшып келіп тиеді, оны оқ-бөлшек
деп атайды.
Ұшып келе жатқан оқ-бөлшекті – x, нысананы – X деп белгілейміз:
x – тебілген бөлшек
Y – ұшып шыққан бөлшек
x+X – қатысатын
y+Y – өнім
ЯР көмегімен жаңа бөлшектердің әр түрлі күйлерін Элементар бөлшектер (ЭБ)
қасиеттерін зерттейміз. ЯР ядролық энергияны өндіру, радиоактивті изотоптарды
өндіру және заттардың элементтік құрамын зерттеуге пайдаланады. ЯР белгілеудің
әр түрлі әдістері бар: Реакция бағытын көрсететін сілтемені сан жағына, яғни
реакцияға қатысатын бөлшектер, яғни кіріс каналы, ал оң жағында ақырғы, яғни
шығыс каналы, нәтижесінде шығарылатын бөлшектерді айтамыз.

6.

Тағы қысқа түрі бар:
ЯР басқа қасиеттерін сипаттайтын сандық шамалардың ең
маңыздыларының бірі оның қимасы:

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Бұл механизм ядродан босап шыққан еркін нейтронның βыдырау механизмімен бірдей. Нейтронның ыдырау себебі —
оның массасының
протон,
электрон
және
антинейтрино
массаларының
қосындысынан үлкен болуында. Осыған байланысты нейтрон
энергетикалық тұрғыдан тұрақсыз болып, төменгі энергиялы
күйге өту үшін β-ыдырауға ұшырайды.
Нейтронның β-ыдырауы келесі түрде
өрнектеледі:

18.

Дейтронның байланыс энергиясы шамамен 2,28 МэВ болады. Нейтронның массасы
1,3 МэВ-қа протон массасынан көп, ол позитрон массасы 0,5 МэВ, нейтрино
массасы өте аз. Сол процесс кезіндегі бөліну энергиясы 0,4 МэВ шамалас болады.
Сонда көріп отырғанымыздай осы процесс кезінде бөлінетін кинетикалық энергия
салыстырмалы түрде өте аз. Негізгі жылудың бөлінуі екі Дейтерий ядросының
Гелий ядросына айналуынан болады. Негізінен бұл айналу келесі екі реакция
кезінде болады:
1-ші реакцияда күшті әсерлесумен қатар әлсіз әсерлесу болады, өйткені γ - нұр
шығады, ал екіншісінде тек күшті әсерлесу болады. Екінші реакциядағы
энергияның көп бөлінуі α - бөлшектегі нуклондар тығыз орналасқан және
байланыс энергиялары көп.

19.

20.

ЯР КЕЗІНДЕГІ САҚТАЛУ ЗАҢДАРЫ
Әрбір ЯР өзіндік ерекшеліктері
бар. ЯР тек шашырау кезінде ғана
жүреді.
ЯР
кезінде
бірнеше
сақталу заңдары орындалады. ЯР
кезінде классикалық физиканың
барлық
сақталу
заңдары
орындалады. Сонымен қатар,
тағы:
5) Импульс моменті
6) Изотоптық
7) Қыңырлық
8) Бариондық санның сақталу
заңы
9) Лептондық санның сақталу