Ilmiybaza.uz ‘‘Yadro va elementar zarralar fizikasi ‘‘ fanidan “YADRONING BOG`LANISH ENERGIYASI” Mavzusida Ilmiybaza.uz Kirish 1. Yadroning asosiy xususiyatlari 2. Yadroning bog`lanish energiyasi. 3. Yadroning bog`lanish energiyasi uchun Veyszekkerning yarimimperik formulasi 4. Xulosa Foydalanilgan adabiyotlar Ilmiybaza.uz Kirish Mustaqil respublikamiz xalq ta’limi tizimini jamiyatimiz qo’yayotgan talab va ehtiyojlarga mos keladigan, yangi sifat darajasiga ko’tarish yosh avlodga fan asoslarini o’rgatish ularning g’oyaviy tayyorgarligini oshirish iqtisodiy va sotsial jarayonda, davlatni barcha ishlab chiqarish va jamoat ishlarini boshqarishda aktiv, ijodiy ishtirokini ta’minlaydigan sifat jihatidan yanada ko’tarish davrimizning asosiy talabidir. 2017 - 2021 yillarda O’zbekiston Respublikasini rivojlantirishning beshta ustuvor yo’nalishi bo’yicha Harakatlar strategiyasi ishlab chiqilgan bo’lib, ular quyidagicha: I. Davlat va jamiyat qurilishi tizimini takomillashtirishning ustuvor yo’nalishlari. II. Qonun ustuvorligini ta’minlash va sud-huquq tizimini yanada isloh qilishning ustuvor yo’nalishlari. III. Iqtisodiyotni rivojlantirish va liberallashtirishning ustuvor yo’nalishlari IV. Ijtimoiy sohani rivojlantirishning ustuvor yo’nalishlari . V. Xavfsizlik, millatlararo totuvlik va diniy bag’rikenglikni ta’minlash hamda chuqur o’ylangan, o’zaro manfaatli va amaliy tashqi siyosat sohasidagi ustuvor yo’nalishlar.Ko’rib turganimizdek hozirda amalga oshirilayotgan ushbu Harakatlar strategiyasi hamma sohalarni o’z ichiga olgan. Jumladan ta’lim va fan sohasini rivojlantirishga katta e’tibor berilgan bo’lib, unda quyidagi vazifalar belgilab berilgan: - uzluksiz ta’lim tizimini yanada takomillashtirish, sifatli ta’lim xizmatlari imkoniyatlarini oshirish, mehnat bozorining zamonaviy ehtiyojlariga mos yuqori malakali kadrlar tayyorlash siyosatini davom ettirishta’lim muassasalarini qurish, rekonstruksiya qilish va kapital ta’mirlash, ularni zamonaviy o’quv va laboratoriya asboblari, kompyuter texnikasi va o’quv-metodik qo’llanmalar bilan jihozlash orqali Ilmiybaza.uz ularning moddiy texnika bazasini mustahkamlash yuzasidan maqsadli chora – tadbirlarni ko’rish ; - maktabgacha ta’lim muassasalari tarmog’ini kengaytirish va ushbu muassasalarda bolalarning har tomonlama intelektual, estetik va jismoniy rivojlanishi uchun shart –sharoitlarni tubdan yaxshilash ,bolalarning maktabgacha ta’lim bilan qamrab olinishini jiddiy oshirish va foydalanish imkoniyatlarini ta’minlash , pedagog va mutaxassislarning malaka darajasini yuksaltirish; -umumiy o’rta ta’lim sifatini tubdan oshirish, chet tillar, informatika hamda matematika, fizika, kimyo, biologiya kabi boshqa muhim va talab yuqori bo’lgan fanlarni chuqurlashtirilgan tarzda o’rganish; - bolalarni sport bilan ommaviy tarzda shug’ullanishga, ularni musiqa hamda va ushbu oniy rivojlanishi uchun shart-sharoitlarni tubdan yaxshilash, bolalarning maktabgacha ta’lim bilan qamrab olinishini jiddiy oshirish va foydalanish imkoniyatlarini ta’minlash, pedagog va mutaxassislarning malaka darajasini yuksaltirish tubdan oshirish, chet tillar- umumiy o’rta ta’lim sifatini , informatika san’at dunyosiga jalb qilish maqsadida yangi bolalar sporti obyektlarini, bolalar musiqa va san’at maktablarini qurish, mavjudlarini rekonstruksiya qilish; - kasb-hunar kollejlari o’quvchilarini bozor iqtisodiyoti va ish beruvchilarning ehtiyojlariga javob beradigan mutaxassisliklar bo’yicha tayyorlash hamda ishga joylashtirish borasidagi ishlarni takomillashtirish; - ta’lim va o’qitish sifatini baholashning xalqaro standartlarini joriy etish asosida oliy ta’lim muassasalari faoliyatining sifati hamda samaradorligini oshirish, oliy ta’lim muassasalariga qabul kvotalarini bosqichma-bosqich ko’paytirish; - ilmiy-tadqiqot va innovatsiya faoliyatini rag’batlantirish, ilmiy va innovatsiya yutuqlarini amaliyotga joriy etishning samarali mexanizmlarini yaratish, oliy o’quv yurtlari va ilmiy-tadqiqot institutlari huzurida ixtisoslashtirilgan ilmiy- eksperimental laboratoriyalar, yuqori texnologiya markazlari va texnoparklarni tashkil etish. Yuqorida ta’kidlanganidek biz yosh mutaxassislarning oldida ta’lim va Ilmiybaza.uz o’qitish sifatini yanada yaxshilashda fizika fanini chuqurlashtirilgan tarzda o’rganish va o’quvchilarga o’rgatish kabi yuksak vazifalar oldimizda turibdi. Mavzuning dolzarbligi. Uzluksiz ta’lim tizimi bosqichl arida fizikaning o’qitishdan maqsad, birinchidan, tabiatning fundamental qonunlarini ilmiy asosda tushuntirishi tinglovchilarning ilmiy dunyoqarashi va falsafiy mushohada yuritish qobilyatlarini rivojlantirish, texnikada va turmushda foydalanilayotgan uskuna va vositalarning ishlash prinspini tushuntiruvchi fizik jarayonlar haqidagi tasavvurlarni shakillantirish, shuningdek, fizik ta’lim olishning davom ettirish, olgan bilimlarini chuqurlashtirishi va ilmiy izlanuvchilar uchun mustahkam zamin yaratishdan iborat. Kurs ishining maqsadi. Oliy ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” bo’limi strukturasi va mazmunini takomillashtirilish, “yadroning bog`lanish energiyasini” o’rganishdan iborat. Tadqiqot obekti. Oily ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” bo’limini “Elementar zarrachlarning saqlanish qonunini” o’qitilish jarayoni. Mavzuning predmeti. Kurs ishini bajarishda “Elementar zarralar fizikasi” bo’limining o’qitilishi, mazmuni, zamonaviy ahamiyati va ped.texnologiyalardan unumli foydalanishdan iborat. Tadqiqot metodi.Tadqiqot ishining bajarilishida muammoga oid ilmiy ,ilmiy – uslubiy ishlar va adabiyotlar tahlili , hamda tadqiqot natijalarini umumlashtirish va matematik –statistik ishlov berish metodlaridan foydalanildi. Ishning ilmiy va amaliy ahamiyati. Oliy ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” o’qitish jarayoni zamonaviy uslubda mashg’ulot o’tish ko’rsatiladi.1932 yilda ingliz fizigi Chedvik neytronni kashf qildi. Bu kashfiyot yadro fizikasi fanining rivojlanishga turtki bo’ldi. Shu yilning o’zidayoq rus fizigi Ivanenko va nemis fizigi Geyzenberg deyarli bir vaqtda va bir -biridan mustaqil ravishda yadroni hozirgi paytda umumiy qabul qilingan p – proton n – neytron (pn) – modelini taklif qildilar. Bu modelga binoan, yadro Z dona Ilmiybaza.uz proton va (A-Z) dona neytrondan tashkil topgan. Proton va neytronlar birgalikda nuklonlar deyiladi, yadroda faqat nuklonlar mavjud bo’ladi. Nuklonlar o’z navbatida murakkab tuzilishga ega bo’lishi mumkin. Nuklonlarning harakati turli yo’nalishlar bo’yicha kuzatilishi mumkin. Shuning uchun ular spin (aylanish)ga ega bo’ladi. Neytronlarning spini yarim sonly (± ℎ 2) qiymatga va harakat miqdorining orbital moment hamisha butun sonly qiymatga ega bo’lganligidan A nuklondan tuzilgan yadrolar tajribaga to’la mos keladigan spinlarga ega bo’lishi kerak. Spin soni I = { 0 , 1 , 2 , … … − 𝐴 𝑗𝑢𝑓𝑡 𝑏𝑜`𝑙𝑠𝑎, 1 2 , 2 3 , 3 2 , … . −𝐴 𝑡𝑜𝑞 𝑏𝑜`𝑙𝑠𝑎. Shunday qilib, zamonaviy tasavvurlarga ko’ra, atom yadrosi tarkibiga p proton va n – neytronlar kiradi. Shuning uchun bu zarralar nuklonlar degan nomda yuritiladi. “Nuklon” lotincha so’z bo’lib, yadro – mag’iz degan ma’nolarni anglatadi.Atomlarning massalari butun sondan biroz farq qiladi. Yadroning m.a.b. dagi massasiga eng yaqin bo’lgan butun son yadroning massa soni A deb qabul qilingan. Massa soni atom yadrosidagi nuklon (p – proton va n – neytron)lar sonini bildiradi. Berilgan element atomining yadrosi shu elementning kimyoviy simvoli (belgisi) bilan belgilanadi va bu simvolning chap tomoniga – yuqorisiga massa soni pastiga esa yadroning zaryadi – Z, o’ng tomonining pastiga esa – N, neytronlar soni yoziladi. Agar simvolni X bilan belgilasak, u holda 𝑋 𝑍 𝐴 𝑁 ko’rinishda yoziladi. Yadro fizikasi umumiy fizikaning asosiy bo‘limlaridan biri bo‘lib, keng ko’lamda rivojlanmoqda. Yadro fizikasi atom yadrosining tuzilishi, uning xususiyatlari, yadro kuchlarining tabiati, yadro tarkibiga kiruvchi zarralarning o‘zaro ta’sirlari, yadrolarning yemirilish qonunlarini o‘rganadi. Yadro fizikasining rivojlanish jarayonining asosiy qismi yadro fizikasi tajriba usullari va ularning amalda qo‘llanilishi bilan bog‘liq. Bu esa, juda chuqur va keng masalalarni, jumladan yadro fizikaviy ko‘rsatkichlarini o‘lchashdan tortib, to o‘ta yuqori energiyali zarralarda yadro reaksiyalarini amalga oshirib, ularning mahsullarini o‘rganishgacha qaratilgan ishlar, termoyadro sintezini boshqarish, lazerli yuqori neytron oqimi zichligiga ega Ilmiybaza.uz bo‘lgan uskunalardagi zamonaviy tajribalar va shularga o‘xshash ko‘p tadqiqotlarni o‘z ichiga oladi. Ilmiybaza.uz Yadro kuchlarining asosiy xususiyatlari. Hozirgi vaqtda tajriba natijalariga ko’ra yadro kuchlarining quyidagi xususiyatlari aniqlangan: 1) Yadroviy o’zaro ta'sir kuchi eng kuchli ta'sir etuvchi kuchdir.Yadrodagi bir nuklonga to’g’ri keluvchi o’rtacha bog’lanish energiya qiymati 8 MeV. Taqqoslash uchun vodorod atomida elektronning bog’lanish energiyasi 13,6 eV. Yadroni hosil qilib turgan yadro kuchlarinuklonni 8 MeV energiya bilan elektrostatik kuchlar esa atom elektronni 13,6 eV ene rgiya bilan bog’lab turibdi, ya'ni 8 MeV – 10-3 mc2 13 eV – 10-5 mc2 Bundan 10−3 10−5 = 102 kelib chiqadi. Yadro kuchlari elektrostatik kuchlarga nisbatan yuz marotaba katta ekanligi kelib chiqadi. Yadroviy kuchlar - 1 Elektromagnit kuchlar - 10-2 Kuchsiz kuchlar – 10-14 Gravitatsion kuchlar – 10-36 marta katta. 2) Yadroviy kuch qisqa radiusli o’zaro ta'sirdan iborat. Ta'sir radiusining tartibi ~10- 13sm. Bu xususiyati alfa - zarralarning sochilishidan va deytron xususiyatlaridan ko’rinadi. 3) Yadroviy o’zaro ta'sir kuchi o’zaro ta'sirlashuvchi nuklonlarning spin yo’nalishiga bog’liq. Bu xususiyati nuklonlarning para va ortovodorod molekulalaridan sochilishdan hamda nuklonlar sochilishida virtual va bog’langan holatlar mavjudligidan ko’rinadi. 4) Yadroviy o’zaro ta'sir kuchi markaziy emas, tenzor xususiyatga ega. Bu xususiyati deytronning kvadru’ol momentga ega ekanligidan ko’rinadi. 5) Yadroviy kuchlar almashinuv xarakteriga ega. Bu xususiyati n – p ta'sirlashuvda ko’rinadi. Nuklonlar ta'sirlashuvida o’ zaro spin proektsiyalarini, zaryadi hamda koordinatalarini almashadilar. Ilmiybaza.uz 6) Yadroviy kuchlar zaryadga bog’liq emas. Bu xususiyati ko’zguli yadrolarning xususiyati hamda ( p - p ), ( p - n), (n - n) sochilish natijalarining bir xil bo’lishligidan ko’rinadi. 7) Ta'sirlashuvchi nuklonlar orasidagi masofa 10-13 sm ga yaqin bo’lganda yadroviy o’zaro ta'sir kuchi tortishish xarakteriga ega, undan kichik masofalarda u itarish kuchiga aylanadi. Yadro kuchlarining tortishish xususiyati yadroning mavjudligidan ko’rinsa, itaruvchi xususiyati ( p - p ) lardan yuqori energiyalarda sochilishda namoyon bo’ladi. 8) Yadroviy o’zaro ta'sir kuchi to’yinish xarakteriga ega. Bu xususiyati yadroning o’rtacha solishtirma bog’lanish energiyasi 8 MeV o’zgarmas yadro radiusiga bog’liq emas . Bu xususiyatga ega bo’lishligi yadroviy kuchning almashinuv xarakteri va kichik masofalarda itarishish kuchi sababli tushuntiriladi. 9) Yadroviy o’zaro ta'sir kuchi ta'sirlashuvchi nuklonlarning tezligiga bog’liq. Bu xususiyati yaxshi o’rganilmagan. Buni ng uchun bir necha nuklonlarni katta tezlikda tezlashtirib ta'sirlashtirish lozim.Yadro kuchlarining yuqorida bayon etilgan va boshqa xususiyatlarini tushuntirish uchun yadro kuchlar nazariyasi bo’lishi kerak. Lekin yadro kuchlari ta'sirlashuvchi murakkab xususiyatga ega bo’lganligi sababli yagona nazariya yaratilgan emas. Bu muammoni hal qilishda ikki xil yondoshish mavjud. 1) Tajriba natijalariga mos keluvchi ta 'sirlashuv fenomenologik yadro potensiallarini tanlash. Bunda yadroviy kuchlar tabiati zarrala r orasidagi ta'sirlashuv mexanizmini tushuntirishni oldiga maqsad qilib qo’ymaydi. Bu yo’l bilan ta'sirlashuvning past energiyalarda tajriba natijalarini yetarli darajada tushuntirish mumkin, lekin ta'sirlashuv energiyasi bir necha yuz MeV ga yetganda gamiltonian ko’rinishi murakkablashib ketadi. Ma'lumki, ta'sirlashuv energiyasi oshsa, yadro kuchlarining qisqa masofalarda ta'sirlashuv xususiyatini o’rganish mumkin. 2) Ikkinchi yo’nalish yadroviy kuchlarning mezon nazariyasi. Bu nazariya kvant elektrodinami ka qonunlariga o’xshash. Bunda elektromagnit maydonni zaryadli zarrani foton bilan birga deb qaraladi. Maydon fotonlardan iborat. Foton Ilmiybaza.uz maydonning kvanti. Maydon energiyasi kvantlar energiyalari yig’indisiga teng. Elektromagnit nurlanish vaqtida foton paydo bo’ladi, yo’qoladi. Zaryadli zarralar orasidagi ta'sirlashuv foton almashinuv bilan amalga oshadi. 1935 yili ya p on olimlaridan Yukava nuklonlar orasidagi yadroviy ta'sirlashuvni yadro kvantini (o’sha vaqtda to’ilmagan zarra) mezon zarra bo’lishi kerakligini aytdi va bu zarraning xususiyatlarini bayon qildi. Yukava tasavvuricha noaniqlik printsipiga ko’ra ∆t – vaqt i chida nuklon atrofida ∆E – energiyali virtual mezon zarra tug’iladi: ∆E∆t ≥ h (1) ∆t=𝝉 yadro (2) ∆E= 𝒉 ∆𝐭 = 𝒉 𝝉𝒚𝒂𝒅𝒓𝒐 (3) ∆E = mc2 (4) Bu zarra massasi. m= ∆𝐄 𝒄𝟐 = 𝒉 𝝉𝒚𝒂𝒅𝒓𝒐∗𝒄𝟐 (5) mezon zarra 𝜏 yadro vaqt ichida a masofaga bora oladi. a=c ∆t = c𝝉 yadro (6) Mezon zarra shu 𝜏 yadro vaqt ichida o’zi tug’ilgan nuklon yoki boshqa nuklon tomonidan yutiladi. Shu yo’l bilan ta'sirlashuvni amalga oshiradi.Agar yadro kuchlar ta'sir radiusini mezon masofasi a - ga teng desak, yadro ta'sirlashuv vaqti va mezon zarra massasini to’ish mumkin. ( 15 ) dan 𝝉 yadro=∆t = 𝒂 𝐜 = 𝟐∙ 𝟏𝟎−𝟏𝟑𝒔𝒎 𝟑∙𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒔𝒎/𝒔 = 0,7 * 10-23 s (7) (13) dan ∆E = 𝒉 𝝉𝒚𝒂𝒅𝒓𝒐 = 𝟏,𝟎𝟓∙𝟏𝟎−𝟐𝟕 𝒆𝒓𝒈∙𝒔 𝟎,𝟕∙𝟏𝟎−𝟐𝟑 ∙𝒔 = 1,5 ∙ 10-4 erg = 100 MeV (8) m= ∆𝐄 𝒄𝟐 = 𝟏𝟎𝟎𝑴𝒆𝑽 𝟎,𝟓𝟏 𝑴𝒆𝑽 = 200 me (9) (elektronning tinch holat energiyasi Ee = me c2= 0,51 MeV) Ilmiybaza.uz Demak, yadroviy ta'sirlashuvni amalga oshiruvchi mezon zarra massasi elektron massasidan 200 marta katta bo’lishi kerak ekan. Yadroviy ta'sir maydoni kvanti bo’lmish π- , π0 mezon zarralarni 1947 -1950 yillarda kosmik nurlar tarkibida va tezlatkichlar yordam ida topildi,bu mezonlar massalari 𝑚𝜋=270me , izotopik spin i T=1, spin i S=0, toq juftlikka ega ekan. Nuklonlarning mezonlar bilan ta'sirlashuvini quyidagicha tasavvur qilish mumkin. p +n→n’+ π++n→n’+p’ n+p→p ’+ π- +p→p ’+ n’ p+’→p ’+ π0+’→p ’+ p ’ Bu nazariya tenglamalari matematik jihatdan juda murakkab (yechimi bor yoki yo’qligi ma'lum emas). Bu nazariya natijalari miqdoriy xarakterga ega bo’lmay, balki sifat xarakteriga ega.Yuqori energiyalarda yadroviy kuchni hosil qilishda pion lardan tashqar i boshqa og’ir zarralar, masalan, k - mezonlar ham qatnashadilar. Ilmiybaza.uz Yadroning bog’lanish energiyasi Yadro bog’lanish kuchlari tufayli A nuklondan, ya'ni Z - proton va N=A- Z neytrondan tashkil to’gan sistemadan iborat. Agar yadroni uni tashkil qiluvchi nuklonlarga ajratmoqchi bo’lsak, bog’lash kuchining ta'siriga qarshi ish bajarish kerak. Bu ishning kattaligi bog’lanish energiyasi yoki yadro barqarorligining o’lchamid ir [10 ]. Bog’lanish energiyasi – nuklonlarga kinetik energiya bermasdan nuklonlar orasidagi bog’lanishni (o’zaro aloqani) uzish uchun kerak bo’lgan energiyaga aytiladi.Bu energiyani yadrodagi nuklonlarning o’zaro ta'sir - yadro kuchlari qonuniyati hozirch a noma'lum bo’lsa ham, energiyaning saqlanish qonuni va nisbiylik nazariyasining massa bilan energiyani bog’laydigan E=mc2 ifodasidan topish mumkin. Agar yadroning massasi m(N,Z) ni uni tashkil qilgan nuklonlar massa soniga to’g’ri keluvchi massalari yig’i ndisi [Zmp +Nmn]ga solishtirsak, birinchi massa ikkinchisidan bir oz kichik, farq Δm ekanligini ko’ramiz. Bu massalarning farqi massa defekti deb ataladi. ∆ m=[Zmp + (A- Z)mn- M(A,Z)] (10) Bu yerda Zm- protonlar massasi, (A - Z)mn - neytronlar massasi, M(A,Z)- yadroning massasi.Massa defekti nuklonlarning ji’slashib, yadro hosil qilish natijasida ajralib chiqqan E bog’lanish energiyasining kattaligini ifodalaydi. Ebog` = ∆mc2 = [Zm’ + (A- Z)mn - M(A,Z)]c2 (11) Hozirgi vaqtda yadro massasini yuqori aniqlikda o’lchashlik,defekt massani, ya'ni yadro bog’lanish energiyasini katta aniqlikda aniqlash imkoniyatini yaratdi.Bog’lanish energiyasi formulasini neytral atomlar massalari orqali ifodalash qulaydir, chunki odatda jadvallarda atom massalari keltiriladi. Buning uchun proton massasini o’sha yadro atomining massasi bilan almashtiriladi va atomdagi tegishli elektronlarning massasi hisobga olinadi Ebog`={ZMat ( 𝑯 𝟏 𝟏 ) - Zme +(A- Z)mn - Mat (A,Z) - Zme ]}s2 =[ZMat( 𝑯 𝟏 𝟏 )+(A - Z)mn - mat (A,Z) - Zme ]s2 (12) Ilmiybaza.uz Yadro bog’lanish energiyasining bitta nuklonga to’g’ri keluvchi qiymati solishtirma bog’lanish energiyasi deb ataladi. 𝛆 = 𝐄𝐛𝐨𝐠` 𝐀 (13) Yadroning mustahkamligini xarakterlashda bog’lanish energiyasidan tashqari zichlashish koeffitsienti ishlatiladi. Har bir nuklonga to’g’ri keluvchi defekt massaga zichlashish (upakovka) koeffitsienti deb ataladi. f= ∆𝒎 𝑨 (14) Solishtirma bog’lanish energiyasi juda yengil elementlardan tashqari barcha elementlar uchun taxminan bir xildir. Massa soni A>11 bo’lgan yadrolarda o’rtacha solishtirma bog’lanish energiyasi 7,4 dan 8,8 MeVgacha. Eng katta qiymat (~8,8 MeV) massa sonlari A=60 (temir va nikel)ga yaqin sohasiga to’g’ri keladi. Argon 40 dan qalay 120 gacha bo’lgan oraliqda E=8,6 MeV deyarli o’zgarmaydi. Og’ir elementlar tomon borgan sari egrilikning maksimumdan pasayishi ancha sekin sodir bo’ladi. Nihoyat, eng og’ir yadrolarda bir nuklonga to’g’ri keladigan o’rtacha solishtirma bog’lanish energiyasi taxminan 7,5 MeV ni tashkil etadi. Ancha yengil elementlar tomon pasayishi A ning kamayib borishi bilan tezroq sodir bo’ladi. Solishtirma bog’lanish energiyasi yadrodagi nuklonlarning proton va neytronlarning toq yoki juftligiga bog’liq ekan. Odatda juft - juft yadrolarning bog’lanish energiyasi toq - toq yadrolarning Ebog` energiyasidan sezilarli katta bo’ladi. Juft - toq yoki toq - juft yadrolarning Ebog . energiyasi ham juft - juft va toq - toq yadrolar bog’lanish energiyalaridan farq qiladi. Eng katta bog’lanish juft - juft yadrolarga, eng kuchsiz bog’lanish toq - toq yadrolarga to ’g’ri keladi.Haqiqatdan, har - xil element izotoplarining barqarorligi Z va N larning juft yoki toqligiga bog’liq. Masalan, turg’un izotoplarning ko’’chiligida A juft eng turg’un yadrolar. Juft - toq va toq - juft yadrolarning turg’unligi juft juft yadrolarniki ga nisbatan kamroq. Toq - toq yadrolarning ko’pchiligi beqarordir. Tabiatda faqat 4 ta turg’un toq - toq yadrolar uchraydi. 𝟏𝐇 𝟐 , 𝐋𝐢 𝟑 𝟔 , 𝐁 𝟓 𝟏𝟎 , 𝐍 𝟕 𝟏𝟒 . proton va neytronlar soni «sehrli» (magik) sonlar deb nom olgan 2, 8, 20, 50, 82, 126 sonlarga teng bo’lganda y adrolar, ayniqsa, katta turg’unlikka Ilmiybaza.uz ega bo’lib, tabiatda keng tarqalgan. protonlar va neytronlar soni «sehrli» songa teng bo’lsa, yadrolar, ayniqsa, juda katta turg’unlikka ega bo’lib, ular ikki karra «sehrli» yadrolar deb ataladi. Tajribada aniqlangan yadro bog’lanish energiyasini tahlil qilishlik ko`pgina yadro xususiyatlari to’g’risida xulosalar chiqarish imkoniyatini beradi. 1. O’rtacha solishtirma bog’lanish energiyasi ko`pgina yadrolar uchun 8 MeV/nuklon ga teng. Bu elektronning atomda bog’lanish energiyasidan juda katta. Masalan, vodorod atomida elektronning bog’lanish energiyasi (ionizatsiya potensiali) 13,6 eV. Eng og’ir element atomlarida ham K elektronning bog’lanish energiyasi 0,1 MeV dan oshmaydi. Demak yadro kuchi ta'siri tufayli nuklonlar yadroda bir - birlari bilan juda qattiq bog’langan. Shuning uchun ham tabiatda uchraydigan gravitatsiya, elektromagnit va kuchsiz o’zaro ta'sirlardan farqli ravishda yadroviy kuch kuchli o’zaro ta'sir etuvchi kuch deb ataladi. 2. Solishtirma bog’lanish energiyasining o’rtacha qiymatining (8 MeV/nuklon) o’zgarmas bo’lishligi yadro kuchlari qisqa masofada ta'sirlashuv xarakteriga ega deyishlikka asos bo’ladi. Ta'sir sferasi nuklonlar o’lchamidan hatto, undan ham kichik, yadroda har bir nuklon o’ziga yaqin turgan nuklonlar bilangina ta'sirlasha oladi deb qaraladi. Haqiqatan ham, yadrodagi A nuklon qolgan (A- 1) nuklonlar bilan ta'sirlashganda bog’lanish energiyasi E~A(A- 1) massa sonini A2 - bog’liq bo’lgan bo’lar edi. Aslida bog’lanish energiyasi E=- A – massa sonining A1 -birinchi darajasiga bog’liq, demak, yadro kuchlari to’yinish xarakteriga ham ega ekan. 3. Yadro energiyasi qaysi jarayonlarda vujudga kelishi va qancha energiya ajralishini bilish mumkin. Yengil yadrolar qo’shilib (sintez) og’irroq yadrolar hosil qilishsa, solishtirma bog’lanish energiyalari farqiga to’g’ri keluvchi energiya ajraladi (termoyadro reaktsiyasi). Masalan : 𝑯 𝟏 𝟐 + 𝑯 𝟏 𝟑 → 𝑯𝒆 𝟐 𝟒 + n + 17,59 MeV 𝑯𝒆 𝟐 𝟑 + 𝑯 𝟏 𝟐 → 𝑯𝒆 𝟐 𝟒 + p + 18,3 MeV Ilmiybaza.uz Bundan tashqari , og’ir yadrolar bo’linishidan o’rta yadrolar hosil bo’lishsa ham, yadro energiyalari ajralishligi mumkin ekanligi aniqlandi . Ilmiybaza.uz Yadroning bog`lanish energiyasi uchun Veyszekkerning yarimempirik fomulasi. 1935 yilda K. Veyszekker tajriba natijalariga asosan yadroni suyuq tomchi deb qarab, yadro bog`lanish energiyasi uchun yarimemperik formulasini yaratdi. Yadroning siqilmasligi, nuklonlar orasidagi ta`sirlashuv qisqa masofada katta parameter bilan bo`lishligi, solishtirma bog`lanish energiyasining doimiyligi yadro moddasining suyuq tomchiga o`xshaydi deyishligi asos bo`ladi. Yadro bog`lanish energiyasi massa soni bilan chiziqli bog`langan: Ebog`=𝜶𝑨 (15) Bu yerda 𝜶 – solishtirma bog`lanish energiyasi, A- massa soni. Birinchi ifodada A nuklonda tashkil topgan yadroda hamma nuklonlar bir xil bog`lanish energiyasi bilan bog`lanib turibdi deb qaraladi. Aslida bunday emas , chunki yadro suyuq tomchi shar shaklida bo`lsa , sirtda joylashgan nuklonlar to`la sirti bilan ta`sirlasha olmaydi, faqatgina ichki tomondan ta`sirlashadi. Shuning uchun sirt energiyasiga kuzatma kiritishlik lozim. Shar sirti uchun sirt energiyasi Ebog`l= 𝝈 ∙ 𝟒𝝅𝑹𝟐 (16) Bunda 𝝈 - sirt taranglik koeffitsiyenti . Yadro uchun 𝝈𝑦𝑎𝑑𝑟𝑜=1024erg/sm2 = 1017 J/sm2 Suv uchun 𝝈𝑠𝑢𝑣 ≈ 102erg/sm2 Yadro sirt taranglik koeffitsiyentining suvnikiga nisbatan juda katta bo`lishligi yadro bog`lanish energiyasining yuqori bo`lishligini ko`rsatadi. Yadroni suyuq tomchi deb qaralsa, yadro sirt energiyasi Ilmiybaza.uz Eb= 𝝈 ∙ 𝟒𝝅𝑹𝟎 𝟐A2/3= 𝟒𝝅𝝈𝑹𝟎 𝟐A2/3 = 𝜷A2/3 (17) Bunda R – yadro radiusi . Yadroning hajmi massa soni A ga proporsional, sirt energiyasi A 2/3 tartibda ortib borsa, yadro o`lchami ortib borishi bilan sirt yuzining hajmiga nisbati kamayadi, demak og`ir yadrolarda bog`lanish energiyasiningf sirt energiyasi hisobidan kamayishi pasayadi. Sirt energiyasi Es ~ A2/3 tartibda bog`lanish energiyasini kamaytiradi: Ebog`l= 𝜶A - 𝜷A2/3 (18) Yadro zaryadlangan shar deb qaralsa, yadrodagi protonlarning o`zaro Kulon itarish energiyasi hisobidan ham bog`lanish energiyasi kamayishini e`tiborga olish lozim. Bu energiya Z2 bog`liq bo`lganligi sababli og`ir yadrolarda yetarli darajada katta bo`ladi. Elektrodinamikadan ma`lumki , tekis zaryadlangan shar uchun Kulon energiyasi Ek= 𝟑(𝒁𝒆)𝟐 𝟓∙𝟒𝝅𝜺𝟎∙∙𝑹 = 𝟑𝒆𝟐 𝟐𝟎𝝅𝜺𝟎 ∙ 𝒁𝟐 𝑹𝟎𝑨 𝟏 𝟑 = 𝜸𝒁𝟐A-1/3 (19) Yadro bog`lanish energiyasi yadrodagi proton va neytronlarning farqiga ham bog`liq bo`lib, proton va neytronlar soni teng bo`lganda yadrolar turg`un bo`ladi. Protonlar soni neytronlar soniga teng bo`lgan yadrolar uchun Z=A/2 dir va bu tenglikdan har ikki tomonga o`zgarishi yadroning bog`lanish energiyasini kamayishiga sabab bo`ladi. Proton va neytronlarning o`zaro teng bo`lmasligini (A-2Z)2 miqdor xarakterlaydi. Shuning uchun yadro bog`lanish energiyasining nuklonlar simmetrikligi tufayli kamayishini hisobga oluvchi −𝜉 (𝐴−2𝑍)2 𝐴 had kiritilishi lozim. Bu hadda A-1 ko`paytuvchi shuning uchun kiradiki neytron proton juftining paydo bo`lishi bilan bog`lanish energiyasigga kiritiladigan o`sish shunday juftning berilgan hajmda bo`lish ehtimolligiga chiziqli bog`liq: bu ehtimollik esa yadro hajmiga Ilmiybaza.uz teskari proporsional. Bu tuzatmani yadro tomchi modeli bilan tushuntirib bo`lmaydi, uni Pauli prinsipiga ko`ra , Fermi - gaz modeli bilan tushuntiriladi. Yadro bog`lanish energiyasiga yana bir tuzatma- bu nuklonlarning juft yoki toqligiga, ko`ra , bog`lanish energiyasining o`zgarishiga tuzatmadir. Juft protonli va juft neytronli juft juft yadrolar eng turg`un (163 ta yadro) , juft toq yoki toq juft yadrolarning (50-55 ta) bog`lanish energiyasidan kamroq vanihoyat toq-toq yadrolardan 4 tagina yadro ( 𝐇 𝟏 𝟐 , 𝐋𝐢 𝟑 𝟔 , 𝐁 𝟓 𝟏𝟎 , 𝐍 𝟕 𝟏𝟒 ) turg`un. Juft-juft yadrolarning mustahkam bog`lanishining va tabiatda ko`p tarqalganligini ikki bir xil nuklonlarning qarama qarshi yo`nalgan spinlarning juftlashishi va energetic sathni to`ldirishga intilishi bilan tushuntirsa bo`ladi. Shunday qilib nuklonlar juft toqligiga 𝛿𝐴−3/4 tuzatma kiritiladi. 𝛿= ቐ +ȁ𝛿ȁ − 𝑗𝑢𝑓𝑡 − 𝑗𝑢𝑓𝑡 𝑦𝑎𝑑𝑟𝑜 𝑢𝑐ℎ𝑢𝑛 0 𝐴 − 𝑡𝑜𝑞 , 𝑗𝑢𝑓𝑡 − 𝑡𝑜𝑞, 𝑡𝑜𝑞 − 𝑗𝑢𝑓𝑡 𝑦𝑎𝑑𝑟𝑜 𝑢𝑐ℎ𝑢𝑛; −ȁ𝛿ȁ − 𝑡𝑜𝑞 − 𝑡𝑜𝑞 𝑦𝑎𝑑𝑟𝑜 𝑢𝑐ℎ𝑢𝑛 Yuqoridagi tuzatmalarni hisobga olganda, bog`lanish energiyasi uchun K . Veyszekker formulasi Eb= 𝜶A - 𝜷A2/3 - 𝜸𝒁𝟐A-1/3−𝝃 (𝑨−𝟐𝒁)𝟐 𝑨 – 𝜹A-3/4 (20) Bunda birinchi had – 𝜶A hajm energiyasining , ikkinchi had - 𝜷A2/3 had sirtni , uchinchi had 𝛾𝑍2A-1/3 Kulon energiyalarini ifodalaydi. To`rtinchi va beshinchi hadlar – nuklonlar simmetriklik va toq juftliklariga tuzatmalar. Formuladagi 5 ta : 𝛼 , 𝛽 , 𝛾 , 𝜉, 𝛿 koeffitsiyentlar 5 ta massalari aniq o`lchangan yadrolarni qo`llash bilan aniqlanadi. Bog`lanish energiyasini bilgan holda yadro massasini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin: Ilmiybaza.uz M(A, Z) = Zmp + (A-Z)mn – Eb= Zmp + (A-Z)mn – 𝜶A + 𝜷A2/3 + 𝜸𝒁𝟐A- 1/3 −𝝃 (𝑨−𝟐𝒁)𝟐 𝑨 + 𝜹A-3/4 (21) Dastlab , 1954 yilda Amerikalik fizik Grin ko`plab tajriba natijalariga ko`ra koeffitsiyentlarini aniqladi hozirgi vaqtda koeffitsiyentlar quyidagicha qiymatga ega: 𝜶=15,7 MeV, 𝜷 = 𝟏𝟕, 𝟖 𝑴𝒆𝑽 , 𝜸= 0,71 MeV , 𝝃 = 𝟐𝟑, 𝟕 𝑴𝒆𝑽 , 𝜹 = 𝟑𝟒𝑴𝒆𝑽 Bu formula yordamida istalgan (Z va A ) yadroning massasini bog`lanish energiyasini ~ 10 -4 aniqlikda hisoblash mumkin bundan tashqari 𝛼 yemirilish proton , neytronlarni yadrodan ajratish bo`linish va sintez reaksiyalarida ajraladigan energiyalarni katta aniqlikda hisoblash imkoniyatini beradi. Ilmiybaza.uz Ushbu “ Yadroning bog`lanish energiyasi “ mavzusidagi kurs ishini yozish davomida shunday xulosaga kelindiki, ko`p yadrolar uchun solishtirma bog`lanish energiyasi o`rtacha 8 MeV/nuklon ga teng. Bu elektronnning atomda bog`lanish energiyasidan juda katta . Masalan vodorod atomida elektronning bog`lanish energiyasi (ionizatsiya potensiali) 13,6 eV . Eng og`ir element atomlarida ham atomga kuchli bog`langan K elektronning bog`lanish energiyasi 0,1 MeV dan ortmaydi. Demak, yadro kuchi ta`siri tufayli nuklonlar yadroda bir birlari bilan juda qattiq bog`langan. Bu yadroviy o`zaro ta`sir kuchning kuchli o`zaro ta`sir etuvchi kuch ekanligini bildiradi. Shuning uchun ham tabiatda uchraydigan gravitasiya , elektro magnit va kuchsiz o`zaro ta`sirlardan farqli ravishda yadroviy kuch kuchli o`zaro ta`sir etuvchi kuch deb ataladi. Atom yadrosining mustahkamligini xarakterlash uchun ba`zi holarda bog`lanish energiyasi o`rniga massa defekti va joylashish koeffitsiyenti deb ataluvchi fizik kattaliklar ishlatiladi. Bundan ko`rinadiki yadroning bog`lanish energiyasi va uni hisoblash yadroning qanchalik mustahkamligini xarakterlaydi. Ilmiybaza.uz O’zbekiston Respublikasi Prezidentining farmoni .O’zbekiston Respublikasini yanada rivojlantirish bo’yicha harakatlar strategiyasi to’g’risida .Toshkent sh.,2017 yil fevral ,4947-son. 2. O’zbekiston Respublikasi Xalq ta’lim tizimini 2030-yilgacha rivojlanish konsepsiyasini tasdiqlash to’g’risida . O’zbekiston Respublikasi Prezidentining Farmoyishi .2019 yil 29-aprel PQ-5712-son . 3. Kadrlar tayyorlash milliy dasturi . Barkamol avlod – O’zbekiston taraqqiyotining poydevori .-T :Sharq ,1997 ,32-61-b. 4. T.M. Mo’minov va boshqalar . Atom yadrosi va zarralar fizikasi[2] .Toshkent,”O’zbekiston faylasuflari , jamiyati ” , 2009. 5. R.B.Bekjonov.Atom va yadro fizikasi .Toshkent.,”O’zbekiston” 1972. 6. R.B.Bekjonov . Yadro fizikasi . Toshkent .,”O’qituvchi” 1975. 7. R.B.Bekjonov . Atom va yadro fizikasi .Toshkent .,“O’qituvchi ”1994. 8. K.T.Teshaboyev.Yadro va elementar zarralar fizikasi [3]. Toshkent .,“O’qituvchi ”1992. 9. Ю.М.Широков, Н.П.Юдин.Ядерная физика.М.,Наука 1972. 10. О.Бор, Б.Моттельсон .Структура атомного ядра.1,2 том.М.,Мир.,1971 11. http//www.newlibrary.ru/genre/nauka/fizika 12. http//www.arxiv.uz[4] 13. http//www.ziyo.net[5] 14. http//www. Freekniga.ru/kniga-cat-119.html 15. http//www.vargin.mephi.ru/books Tverdoe.html 16. http//eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mathematics/pde/html