அணுசக்திகளின் பண்புகள். அணுசக்திகளின் பண்புகள் அணுசக்தி சக்திகள் என்ன, அவற்றின் பண்புகள் என்ன

அணு சக்திகள் ஈர்ப்பை அளிக்கின்றன- இது புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட நிலையான கருக்கள் இருப்பதன் உண்மையிலிருந்து பின்வருமாறு.

அணுசக்திகள் முழுமையான அளவில் பெரியவை.குறுகிய தூரத்தில் அவற்றின் செயல் மின்காந்தம் உட்பட இயற்கையில் அறியப்பட்ட அனைத்து சக்திகளின் செயலையும் கணிசமாக மீறுகிறது.

இதுவரை நான்கு வகையான தொடர்புகளை நாம் அறிவோம்:

a) வலுவான (அணு) தொடர்புகள்;

b) மின்காந்த இடைவினைகள்;

c) பலவீனமான இடைவினைகள், குறிப்பாக வலுவான மற்றும் மின்காந்த இடைவினைகளை (நியூட்ரினோக்கள்) வெளிப்படுத்தாத துகள்களில் தெளிவாகக் காணப்படுகின்றன;

ஈ) ஈர்ப்பு தொடர்புகள்.

இந்த வகையான இடைவினைகளுக்கான சக்திகளின் ஒப்பீட்டை அலகுகளின் அமைப்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பெறலாம், இதில் இந்த சக்திகளுடன் தொடர்புடைய பண்பு தொடர்பு மாறிலிகள் ("கட்டணங்களின்" சதுரங்கள்) பரிமாணமற்றவை.

எனவே, இந்த அனைத்து சக்திகளையும் கொண்ட இரண்டு நியூக்ளியோன்களின் உட்கருவுக்குள் தொடர்புக்கு, தொடர்பு மாறிலிகள் வரிசையில் உள்ளன:

அணுசக்திகள் அணுக்கருக்கள் இருப்பதை உறுதி செய்கின்றன. மின்காந்தம் - அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள். அணுக்கருவில் உள்ள ஒரு நியூக்ளியோனின் சராசரி பிணைப்பு ஆற்றல், அதாவது நியூக்ளியோனின் மீதமுள்ள ஆற்றல் எங்குள்ளது என்பதற்குச் சமம். ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவில் எலக்ட்ரானின் பிணைப்பு ஆற்றல் மட்டுமே அதாவது எலக்ட்ரானின் மீதமுள்ள ஆற்றல் எங்கே உள்ளது. எனவே, இந்த அளவில், பிணைப்பு ஆற்றல்கள் குணாதிசய மாறிலிகளாக தொடர்புடையவை:

பலவீனமான இடைவினைகள் - சிதைவு மற்றும் -பிடிப்பு (பார்க்க § 19), அடிப்படைத் துகள்களின் பல்வேறு சிதைவுகள் மற்றும் பொருளுடன் நியூட்ரினோக்களின் தொடர்புகளின் அனைத்து செயல்முறைகளுக்கும் பரஸ்பர மாற்றங்கள் போன்ற நுட்பமான விளைவுகளுக்கு பொறுப்பாகும்.

காஸ்மிக் உடல்கள் மற்றும் அமைப்புகளின் நிலைத்தன்மை ஈர்ப்பு தொடர்புகளுடன் தொடர்புடையது.

இரண்டாவது மற்றும் நான்காவது வகைகளின் தொடர்பு சக்திகள் தூரத்துடன் குறைகின்றன, அதாவது மிகவும் மெதுவாக மற்றும், எனவே, நீண்ட தூரம். முதல் மற்றும் மூன்றாவது வகைகளின் தொடர்புகள் தூரத்துடன் மிக விரைவாக குறைகின்றன, எனவே அவை குறுகிய தூரத்தில் இருக்கும்.

அணு சக்திகள் குறுகிய தூரம்.இது பின்வருமாறு: அ) ஒளிக்கருக்கள் மூலம் துகள்களின் சிதறல் பற்றிய ரதர்ஃபோர்டின் சோதனைகளிலிருந்து (செ.மீ.க்கு அதிகமான தூரத்திற்கு, சோதனை முடிவுகள்

அணுக்கருவுடன் துகள்களின் முற்றிலும் கூலொம்ப் தொடர்பு மூலம் விளக்கப்படுகிறது, ஆனால் சிறிய தூரத்தில், அணுசக்தி விசைகள் காரணமாக கூலம்பின் விதியிலிருந்து விலகல்கள் ஏற்படுகின்றன. அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் வரம்பு எந்த வகையிலும் குறைவாகவே உள்ளது

b) கனரக கருக்களின் சிதைவு பற்றிய ஆய்வில் இருந்து (§ 15 ஐப் பார்க்கவும்);

c) புரோட்டான்களால் நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களால் புரோட்டான்களின் சிதறல் பற்றிய சோதனைகளிலிருந்து.

அவற்றை இன்னும் கொஞ்சம் விரிவாகப் பார்ப்போம்.

அரிசி. 17. துகள் மற்றும் சிதறல் இலக்கு

குறைந்த நியூட்ரான் ஆற்றல்களில், மந்தநிலை அமைப்பின் மையத்தில் அவற்றின் சிதறல் ஐசோட்ரோபிக் ஆகும். உண்மையில், உந்தம் கொண்ட ஒரு கிளாசிக்கல் துகள் சிறிய தூரத்தில் பறந்தால், அதாவது, பாதை விமானத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ள திசையில் அதன் கோண உந்தத்தின் கூறு அதிகமாக இல்லாவிட்டால், அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரம் கொண்ட சிதறல் இலக்கை "பிடிக்கும்". மலைகள் (படம் 17).

ஆனால் ஒரு சம்பவத் துகள் தொடர்பான டி ப்ரோக்லியின் உறவின்படி, எனவே,

இருப்பினும், ஒரு துகள் சுற்றுப்பாதை உந்தத்தின் கணிப்பு அதிகபட்ச மதிப்பு எனவே மட்டுமே சமமாக இருக்கும்

எனவே, a இன் மதிப்பிற்கு, அமைப்பின் நிலையை விவரிக்கும் அலை செயல்பாடு c இல் கோள சமச்சீராக இருக்கும். c. அதாவது, இந்த அமைப்பில் சிதறல் ஐசோட்ரோபிக் இருக்க வேண்டும்.

சிதறல் இனி ஐசோட்ரோபிக் இருக்கும் போது. சம்பவ நியூட்ரான்களின் ஆற்றலைக் குறைத்து, அதன் மூலம் அதை அதிகரிப்பதன் மூலம், சிதறல் ஐசோட்ரோபி அடையும் அதன் மதிப்பைக் கண்டறியலாம். இது அணுசக்திகளின் வரம்பின் மதிப்பீட்டை வழங்குகிறது.

கோள சமச்சீர் சிதறல் இன்னும் காணப்பட்ட அதிகபட்ச நியூட்ரான் ஆற்றல் சமமாக இருந்தது, இது அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்தின் மேல் வரம்பை தீர்மானிக்க முடிந்தது; இது செ.மீ.க்கு சமமாக மாறியது.

மேலும், ஒரு புரோட்டான் ஃப்ளக்ஸ் ஒரு புரோட்டான் இலக்கில் சிதறும்போது, ​​கூலம்ப் படைகள் மட்டுமே செயல்பட்டால், செயல்முறையின் பயனுள்ள குறுக்குவெட்டின் எதிர்பார்க்கப்படும் மதிப்பைக் கணக்கிட முடியும். இருப்பினும், துகள்கள் மிக நெருக்கமாக வரும்போது, ​​அணு சக்திகள் ஆதிக்கம் செலுத்தத் தொடங்குகின்றன

கூலம்பிற்கு மேலே, மற்றும் சிதறிய புரோட்டான்களின் விநியோகம் மாறுகிறது.

புரோட்டான்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம் அதிகரிக்கும் போது அணு சக்திகள் வெகுவாகக் குறைவது போன்ற சோதனைகளில் இருந்து கண்டறியப்பட்டது. அவற்றின் செயல்பாட்டின் பரப்பளவு மிகவும் சிறியது மற்றும் செ.மீ அளவு வரிசையிலும் உள்ளது.துரதிர்ஷ்டவசமாக, குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட நியூக்ளியோன்களின் சிதறல் பற்றிய சோதனைகளின் முடிவுகள் தொலைவில் உள்ள அணுசக்திகளின் மாற்றத்தின் விதி பற்றிய தகவலை வழங்கவில்லை. சாத்தியமான கிணற்றின் விரிவான வடிவம் நிச்சயமற்றதாகவே உள்ளது.

ஒரு டியூட்டெரான் கருவில் உள்ள இரண்டு பிணைக்கப்பட்ட நியூக்ளியோன்களின் பண்புகளை ஆய்வு செய்வதற்கான சோதனைகள், தூரத்துடன் அணுசக்தி புலத்தின் திறனில் மாற்றத்தின் சட்டத்தை சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி நிறுவ அனுமதிக்காது. காரணம் அணுசக்திகளின் அசாதாரணமான சிறிய ஆரம் மற்றும் செயலின் ஆரத்திற்குள் அவற்றின் மிகப் பெரிய அளவு. டியூடெரானின் பண்புகளை விவரிக்கும் சாத்தியக்கூறுகளின் முதல் தோராயமாக, நாம் மிகவும் பரந்த அளவிலான பல்வேறு செயல்பாடுகளை எடுக்கலாம், இது தூரத்துடன் மிக விரைவாக குறையும்.

சோதனை தரவு தோராயமாக திருப்தி அளிக்கிறது, எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் செயல்பாடுகளால்.

அரிசி. 18. டியூடெரான் சாத்தியமான கிணற்றின் சாத்தியமான வடிவங்கள்: a - செவ்வக கிணறு; அதிவேக கிணறு; c என்பது யுகாவா ஆற்றலில் உள்ள கிணற்றின் வடிவம்; திடமான விரட்டும் மையத்துடன் கூடிய ஆற்றலுடன்

1. செவ்வக சாத்தியமான கிணறு (படம் 18a):

அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரம் எங்கே, இரண்டு ஊடாடும் நியூக்ளியோன்களின் மையங்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம்.

2. அதிவேக செயல்பாடு (படம் 18, b):

3. யுகாவா மீசன் திறன் (படம் 18c):

4. திடமான விரட்டும் நடுப்பகுதியுடன் கூடிய சாத்தியம் (படம் 18d):

சிதறல் கட்டமைப்பின் விரிவான ஆய்வு மற்றும் கோட்பாட்டு கணக்கீடுகளுடன் ஒப்பிடுவது இந்த வடிவங்களின் பிந்தையதற்கு ஆதரவாக பேசுகிறது. தற்போது, ​​மிகவும் சிக்கலான படிவங்கள் கணக்கீடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது சோதனை தரவுகளுடன் சிறந்த உடன்பாட்டை வழங்குகிறது.

எல்லா சந்தர்ப்பங்களிலும், சாத்தியமான கிணற்றின் ஆழம் பல பத்துகளின் வரிசையாக இருக்கும், ஒரு நடுநிலையான நடுவில் உள்ள ஒரு சாத்தியத்தின் மதிப்பானது ஒரு ஃபெர்மியின் பத்தில் ஒரு பங்காக இருக்கும்.

அணுசக்திகள் ஊடாடும் துகள்களின் மின் கட்டணங்களைச் சார்ந்து இல்லை.இடையேயான தொடர்பு சக்திகள் அல்லது ஒன்றே. இந்த சொத்து பின்வரும் உண்மைகளிலிருந்து பின்பற்றப்படுகிறது.

ஒளி நிலையான கருக்களில், மின்காந்த விரட்டலை இன்னும் புறக்கணிக்கும்போது, ​​புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும்.எனவே, அவற்றுக்கிடையே செயல்படும் சக்திகள் சமமாக இருக்கும், இல்லையெனில் ஏதேனும் ஒரு திசையில் மாற்றம் ஏற்படும் (அல்லது

ஒளி கண்ணாடி கருக்கள் (நியூட்ரான்களை புரோட்டான்களுடன் மாற்றுவதன் மூலம் பெறப்பட்ட கருக்கள் மற்றும் நேர்மாறாக, எடுத்துக்காட்டாக, அதே ஆற்றல் நிலைகள் உள்ளன.

நியூட்ரான்களை புரோட்டான்கள் மற்றும் புரோட்டான்கள் புரோட்டான்கள் மூலம் சிதறடிக்கும் சோதனைகள், புரோட்டானுடன் புரோட்டான் மற்றும் புரோட்டானுடன் கூடிய நியூட்ரானின் அணு ஈர்ப்பின் அளவு ஒரே மாதிரியாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது.

அணுசக்திகளின் இந்த பண்பு அடிப்படையானது மற்றும் இரண்டு துகள்களுக்கு இடையில் இருக்கும் ஆழமான சமச்சீர்மையை குறிக்கிறது: புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான். இது சார்ஜ் சுதந்திரம் (அல்லது சமச்சீர்) என்று அழைக்கப்பட்டது மற்றும் புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரானை ஒரே துகள் - நியூக்ளியோனின் இரண்டு நிலைகளாகக் கருதுவதை சாத்தியமாக்கியது.

எனவே, நியூக்ளியோனுக்கு சில கூடுதல் உள் சுதந்திரம் உள்ளது - கட்டணம் - இது தொடர்பாக இரண்டு நிலைகள் சாத்தியம்: புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான். இது துகள்களின் சுழல் பண்புகளுக்கு ஒப்பானது: சுழல் என்பது விண்வெளியில் உள்ள இயக்கத்திற்கு கூடுதலாக, எலக்ட்ரான் (அல்லது நியூக்ளியோன்) இரண்டு சாத்தியமான நிலைகளை மட்டுமே கொண்டிருக்கும் துகள்களின் உள் சுதந்திரம் ஆகும். தொடர் குவாண்டம் மெக்கானிக்கல்

இந்த இரண்டு டிகிரி சுதந்திரத்தின் விளக்கம்: சார்ஜ் மற்றும் ஸ்பின் - முறைப்படி ஒன்றுதான். எனவே, அதற்கேற்ப, ஐசோடோபிக் என்று அழைக்கப்படும் வழக்கமான முப்பரிமாண இடத்தைப் பயன்படுத்தி சுதந்திரத்தின் சார்ஜ் அளவை பார்வைக்கு விவரிப்பது வழக்கம், மேலும் இந்த இடத்தில் ஒரு துகள் (நியூக்ளியோன்) நிலை ஐசோடோபிக் ஸ்பின் மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

இதை இன்னும் கொஞ்சம் விரிவாகப் பார்ப்போம், சாதாரண சுழற்சியின் கருத்துக்கு திரும்புவோம்.

இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன என்று வைத்துக்கொள்வோம், அவை நமக்குத் தெரிந்தபடி, முற்றிலும் ஒரே மாதிரியானவை. இரண்டுக்கும் அவற்றின் சொந்த கோண உந்தம் - சுழல். இருப்பினும், அவற்றின் சுழற்சியின் திசையைக் கண்டறிய முடியாது. இப்போது அவற்றை வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் வைப்போம். குவாண்டம் இயக்கவியலின் அடிப்படை அனுமானங்களின்படி, ஒவ்வொரு துகளின் "சுழற்சியின் அச்சு" இந்த வெளிப்புற புலத்துடன் தொடர்புடைய கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட நிலைகளை மட்டுமே ஆக்கிரமிக்க முடியும். சமமான சுழல் கொண்ட துகள்களின் சுழல் அச்சானது புலத்தின் திசையை நோக்கியோ அல்லது திசையையோ நோக்கியதாக இருக்கலாம் (படம் 19). உந்தம் கொண்ட ஒரு துகள் நிலைகளைக் கொண்டிருக்கலாம்; 2 நிலைகளைக் கொண்ட ஒரு எலக்ட்ரான். சுழல் கணிப்புகளின் மதிப்பு இருக்கலாம், இது ஒரு காந்தப்புலத்தில் உள்ள துகள்கள் இப்போது வெவ்வேறு ஆற்றல்களைக் கொண்டிருக்கலாம் மற்றும் அவற்றை ஒன்றிலிருந்து மற்றொன்று வேறுபடுத்துவது சாத்தியமாகிறது. எலக்ட்ரானின் நிலை, அதன் காந்தப் பண்புகளால், இருமடங்காக இருப்பதை இது காட்டுகிறது.

வெளிப்புற காந்தப்புலம் இல்லாமல், எலக்ட்ரானின் இரண்டு சாத்தியமான நிலைகளை பிரிக்க வழி இல்லை; மாநிலங்கள் கண்ணுக்கு தெரியாத நிலைகளாக "சீரழிவதாக" கூறப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் அணுவிலும் இதே நிலை ஏற்படுகிறது. அணுவின் நிலைகளை வகைப்படுத்த, ஒரு சுற்றுப்பாதை குவாண்டம் எண் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது அணுக்களின் சுற்றுப்பாதை கோண உந்தத்தை வகைப்படுத்துகிறது. கொடுக்கப்பட்ட ஒரு அணுவுடன் I நிலைகளைக் கொண்டிருக்கலாம், ஏனெனில் ஒரு வெளிப்புற புலத்தில் புலத்தின் திசையில் I இன் திட்டங்களின் முற்றிலும் திட்டவட்டமான மதிப்புகள் மட்டுமே இருக்க முடியும் (இலிருந்து - I வரை வெளிப்புற புலம் இல்லாத நிலையில், நிலை பெருகும். .

நியூட்ரானின் கண்டுபிடிப்பு எலக்ட்ரானின் காந்தச் சிதைவைப் போன்ற ஒரு நிகழ்வு இருப்பதைப் பற்றிய யோசனைக்கு வழிவகுத்தது.

எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, அணுசக்திகளின் சார்ஜ் சுதந்திரம் என்பது ஒரு வலுவான தொடர்புகளில், ஒரு புரோட்டானும் ஒரு நியூட்ரானும் ஒரே துகள் போல செயல்படுகின்றன. மின்காந்த தொடர்புகளை நாம் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால் மட்டுமே அவற்றை வேறுபடுத்தி அறிய முடியும். மின்காந்த LED களை எப்படியாவது "அணைக்க" முடியும் என்று நாம் கற்பனை செய்தால் (படம் 20, a), பின்னர் புரோட்டானும் நியூட்ரானும் பிரித்தறிய முடியாத துகள்களாக மாறும் மற்றும் அவற்றின் நிறைகள் கூட சமமாக இருக்கும் (நிறைகளின் சமத்துவம் பற்றிய கூடுதல் விவரங்களுக்கு; § 12 ஐப் பார்க்கவும். ) எனவே, ஒரு சூறாவளியை "சார்ஜ் டபுள்ட்" என்று கருதலாம், இதில் ஒரு நிலை புரோட்டானையும் மற்றொன்று நியூட்ரானையும் குறிக்கிறது. நீங்கள் மின்காந்த சக்திகளை உள்ளடக்கியிருந்தால், நிபந்தனையுடன்

படத்தில் வழங்கப்பட்டுள்ளது. 20b ஒரு புள்ளியிடப்பட்ட கோடுடன், பின்னர் மின்னேற்றத்தைப் பொறுத்து மின் சக்திகள் முந்தைய சார்ஜ்-சுயாதீன சக்திகளுடன் சேர்க்கப்படும்.

அரிசி. 19. ஒரு காந்தப்புலத்தில் எலக்ட்ரான் சுழலின் நோக்குநிலை

அரிசி. 20. மின்காந்த தொடர்பு காரணமாக புரோட்டானுக்கும் நியூட்ரானுக்கும் உள்ள வேறுபாடு

சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் ஆற்றல் நடுநிலை துகள்களின் ஆற்றலில் இருந்து வேறுபடும் மற்றும் புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் பிரிக்கப்படலாம். இதன் விளைவாக, அவர்களின் ஓய்வு நிறை சமமாக இருக்காது.

நியூக்ளியஸில் உள்ள ஒரு நியூக்ளியோனின் நிலையை வகைப்படுத்த, ஹைசன்பெர்க் ஐசோடோபிக் ஸ்பின் என்ற முற்றிலும் முறையான கருத்தை அறிமுகப்படுத்தினார், இது குவாண்டம் எண்களுடன் ஒப்புமை மூலம், "ஐசோடோபிக்" என்ற வார்த்தைக்கு சமமான நியூக்ளியோனின் சிதைந்த நிலைகளின் எண்ணிக்கையை தீர்மானிக்க வேண்டும். புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் அவற்றின் பண்புகளில் நெருக்கமாக உள்ளன (ஐசோடோப்புகள் - ஒரே மாதிரியான இரசாயன பண்புகள் கொண்ட அணுக்கள், கருவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் வேறுபடுகின்றன).

இந்த கருத்தில் உள்ள "சுழல்" என்ற சொல் ஒரு துகள்களின் சாதாரண சுழலுடன் முற்றிலும் கணித ஒப்புமையிலிருந்து எழுந்தது.

ஐசோடோபிக் சுழலின் குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் வெக்டார் சாதாரணமாக அல்ல, ஐசோடோபிக் அல்லது சார்ஜ் ஸ்பேஸ் எனப்படும் வழக்கமான இடத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது என்பதை மீண்டும் ஒருமுறை கவனிக்க வேண்டியது அவசியம். பிந்தையது, வழக்கமான அச்சுகளைப் போலல்லாமல், நிபந்தனை அச்சுகளால் குறிப்பிடப்படுகிறது. இந்த இடத்தில், துகள் மொழிபெயர்ப்பாக நகர முடியாது, ஆனால் சுழலும்.

எனவே, ஐசோடோபிக் ஸ்பின் என்பது ஒரு புரோட்டானை நியூட்ரானில் இருந்து வேறுபடுத்தும் ஒரு கணிதப் பண்பாகக் கருதப்பட வேண்டும்; உடல் ரீதியாக அவை மின்காந்த புலத்துடன் வேறுபட்ட உறவில் நடிக்கப்படுகின்றன.

ஒரு நியூக்ளியோனின் ஐசோடோபிக் ஸ்பின் சமமானது மற்றும் கூறுகள் மற்றும் அச்சைப் பொறுத்தமட்டில் உள்ளது.இந்த அச்சின் மீதான ப்ராஜெக்ஷன் குறிக்கப்படுகிறது.ஒரு புரோட்டானுக்கும் நியூட்ரானுக்கும் அதாவது, ஐசோடோபிக் போது ஒரு புரோட்டான் நியூட்ரானாக மாறுகிறது என்பது வழக்கமாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. சுழல் ஐசோடோபிக் இடத்தில் 180° சுழற்றப்படுகிறது.

இந்த முறையான நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​சார்ஜ் சார்பு ஒரு பாதுகாப்புச் சட்டத்தின் வடிவத்தை எடுக்கும்: நியூக்ளியோன்களின் தொடர்புகளின் போது, ​​மொத்த ஐசோடோபிக் சுழலும் அதன் திட்டமும் மாறாமல் இருக்கும், அதாவது.

இயற்பியல் சட்டங்கள் ஐசோடோபிக் இடத்தில் சுழற்சியிலிருந்து சுதந்திரமாக இருப்பதன் விளைவாக இந்த பாதுகாப்புச் சட்டத்தை முறையாகக் கருதலாம். இருப்பினும், இந்த பாதுகாப்பு சட்டம் தோராயமானது. மின்காந்த சக்திகள் புறக்கணிக்கப்படலாம் மற்றும் சிறிது மீறப்படலாம் - மின்காந்த மற்றும் அணு சக்திகளின் விகிதத்தின் அளவிற்கு இது செல்லுபடியாகும். அதன் இயற்பியல் பொருள் அமைப்புகளில் உள்ள அணுசக்தி சக்திகள் ஒரே மாதிரியானவை என்பதில் உள்ளது.

அடிப்படைத் துகள்கள் பற்றிய அத்தியாயத்தில் ஐசோடோபிக் ஸ்பின் என்ற கருத்துக்கு நாம் திரும்புவோம், இதற்கு கூடுதல் அர்த்தம் உள்ளது.

அணுசக்திகள் சுழலைச் சார்ந்தது.சுழலில் அணுசக்திகளின் சார்பு பின்வரும் உண்மைகளிலிருந்து பின்பற்றப்படுகிறது.

வெவ்வேறு சுழல்களைக் கொண்ட மாநிலங்களில் உள்ள ஒரே கரு வெவ்வேறு பிணைப்பு ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, சுழல்கள் இணையாக இருக்கும் ஒரு டியூடெரானின் பிணைப்பு ஆற்றல் சமம்; எதிரெதிர் சுழல்களுடன், நிலையான நிலை எதுவும் இல்லை.

நியூட்ரான்-புரோட்டான் சிதறல் சுழல் நோக்குநிலைக்கு உணர்திறன் கொண்டது. நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளின் நிகழ்தகவு கோட்பாட்டளவில் தொடர்பு திறன் சுழலைச் சார்ந்து இல்லை என்ற அனுமானத்தின் கீழ் கணக்கிடப்பட்டது. சோதனை முடிவுகள் தத்துவார்த்த முடிவுகளிலிருந்து ஐந்து காரணிகளால் வேறுபடுகின்றன.

தொடர்பு என்பது சுழல்களின் ஒப்பீட்டு நோக்குநிலையைப் பொறுத்தது என்பதை நாம் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால் முரண்பாடு அகற்றப்படும்.

சுழல் நோக்குநிலையில் அணுசக்திகளின் சார்பு, ஆர்த்தோ மற்றும் பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளில் நியூட்ரான் சிதறல் மீதான சோதனைகளில் வெளிப்படுகிறது.

உண்மை என்னவென்றால், இரண்டு வகையான ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் உள்ளன: ஆர்த்தோ-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில், இரண்டு புரோட்டான்களின் சுழல்கள் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்கும், மொத்த சுழல் 1 மற்றும் மூன்று நோக்குநிலைகளைக் கொண்டிருக்கலாம் (மூன்று நிலை என்று அழைக்கப்படுபவை); ஒரு பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில், சுழல்கள் எதிரெதிரானவை, மொத்த சுழல் பூஜ்ஜியம் மற்றும் ஒற்றை நிலை சாத்தியம் (சிங்கிள்ட் நிலை என்று அழைக்கப்படுவது),

அறை வெப்பநிலையில் ஆர்த்தோ- மற்றும் பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்கு இடையிலான விகிதம் இந்த விகிதம் சாத்தியமான நிலைகளின் எண்ணிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

கிரவுண்ட் பாரா ஸ்டேட்டின் ஆற்றல், கிரவுண்ட் ஆர்கோ மாநிலத்தின் ஆற்றலை விட குறைவாக உள்ளது. குறைந்த வெப்பநிலையில், ஆர்த்தோ-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளாக மாறுகின்றன. ஒரு வினையூக்கியின் முன்னிலையில், இந்த மாற்றம் மிக விரைவாக தொடர்கிறது மற்றும் பாரா-ஹைட்ரஜனின் தூய நிலையில் திரவ ஹைட்ரஜனைப் பெறுவது சாத்தியமாகும். எப்பொழுது

ஆர்த்தோ-ஹைட்ரஜனில் நியூட்ரான்களின் சிதறல், நியூட்ரானின் சுழல் இரண்டு புரோட்டான்களின் சுழல்களுக்கு இணையாகவோ அல்லது இரண்டிற்கும் இணையாகவோ இருக்கும்; அதாவது கட்டமைப்புகள் உள்ளன:

பாரா-ஹைட்ரஜனால் சிதறும்போது, ​​நியூட்ரானின் சுழல் எப்போதும் ஒரு புரோட்டானின் சுழலுக்கு இணையாகவும், மற்ற புரோட்டானின் சுழலுக்கு எதிரொலியாகவும் இருக்கும்; பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறின் நோக்குநிலையைப் பொருட்படுத்தாமல், உள்ளமைவு தன்மையைக் கொண்டுள்ளது

அரிசி. 21 ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளில் நியூட்ரான் சிதறல்

சிதறலை ஒரு அலை செயல்முறையாகக் கருதுவோம். சிதறல் சுழல்களின் பரஸ்பர நோக்குநிலையைப் பொறுத்தது என்றால், இரண்டு புரோட்டான்களாலும் சிதறடிக்கப்பட்ட நியூட்ரான் அலைகளின் கவனிக்கப்பட்ட குறுக்கீடு விளைவு ஆர்த்தோ மற்றும் பாரா-ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளில் சிதறல் செயல்முறைகளுக்கு கணிசமாக வேறுபடும்.

சிதறலில் உள்ள வேறுபாடு கவனிக்கத்தக்கதாக இருக்க நியூட்ரான்களின் ஆற்றல் என்னவாக இருக்க வேண்டும்? ஒரு மூலக்கூறில், புரோட்டான்கள் அணுசக்திகளின் ஆரத்தை விட பல மடங்கு பெரிய தொலைவில் அமைந்துள்ளன. செ.மீ. எனவே, நியூட்ரானின் அலை பண்புகள் காரணமாக, சிதறல் செயல்முறை இரண்டு புரோட்டான்களிலும் ஒரே நேரத்தில் நிகழலாம் (படம் 21). இதற்கு தேவையான de Broglie அலை

ஒரு நியூட்ரானின் நிறை ஆற்றலுக்குச் சமமானது

அணுசக்திகளுக்கு செறிவூட்டும் தன்மை உண்டு.§ 4 இல் ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, அணுக்கருவின் பிணைப்பு ஆற்றல் கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கைக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் என்பதில் அணுசக்திகளின் செறிவூட்டலின் பண்பு வெளிப்படுகிறது - A, மற்றும் இல்லை

அணுசக்திகளின் இந்த அம்சம் ஒளிக்கருக்களின் நிலைத்தன்மையிலிருந்தும் பின்பற்றப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, டியூட்டரானில் மேலும் மேலும் புதிய துகள்களைச் சேர்ப்பது சாத்தியமற்றது; கூடுதல் நியூட்ரான்-ட்ரிடியத்துடன் அத்தகைய ஒரு கலவை மட்டுமே அறியப்படுகிறது. ஒரு புரோட்டான் இவ்வாறு இரண்டு நியூட்ரான்களுக்கு மேல் இல்லாத பிணைப்பு நிலைகளை உருவாக்க முடியும்.

ஹெய்சன்பெர்க் செறிவூட்டலை விளக்க, அணுசக்திகள் பரிமாற்ற இயல்புடையவை என்று பரிந்துரைக்கப்பட்டது.

அணுசக்திகள் பரிமாற்ற இயல்புடையவை.முதல் முறையாக, இரசாயன பிணைப்பு சக்திகளின் பரிமாற்ற இயல்பு நிறுவப்பட்டது: ஒரு அணுவிலிருந்து மற்றொரு அணுவிற்கு எலக்ட்ரான்களை மாற்றுவதன் விளைவாக ஒரு பிணைப்பு உருவாகிறது. மின்காந்த சக்திகளை பரிமாற்ற சக்திகளாகவும் வகைப்படுத்தலாம்: கட்டணங்களின் தொடர்பு, அவை y-குவாண்டாவை பரிமாறிக்கொள்வதன் மூலம் விளக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த விஷயத்தில் செறிவூட்டல் இல்லை, ஏனெனில் y-குவாண்டாவின் பரிமாற்றம் ஒவ்வொரு துகளின் பண்புகளையும் மாற்றாது.

அணுசக்திகளின் பரிமாற்ற சொத்து மோதலின் போது, ​​நியூக்ளியோன்கள் சார்ஜ், சுழல் கணிப்புகள் மற்றும் பிற போன்ற பண்புகளை ஒருவருக்கொருவர் மாற்ற முடியும் என்பதில் வெளிப்படுகிறது.

பரிமாற்ற இயல்பு பல்வேறு சோதனைகளால் உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, உயர் ஆற்றல் நியூட்ரான்களின் கோண விநியோகத்தின் அளவீடுகளின் முடிவுகளால் அவை புரோட்டான்களால் சிதறடிக்கப்படுகின்றன. இதை இன்னும் விரிவாகப் பார்ப்போம்.

அணு இயற்பியலில், துகள்களின் டி ப்ரோக்லி அலை உறவை திருப்திப்படுத்தும்போது ஆற்றல் உயர் என அழைக்கப்படுகிறது, அதாவது.

நியூக்ளியோன்களைப் பொறுத்தவரை, டி ப்ரோக்லி அலைநீளம் சமன்பாட்டின் மூலம் இயக்க ஆற்றலுடன் தொடர்புடையது.

எனவே, நியூக்ளியோனின் இயக்க ஆற்றல் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிகமாக இருந்தால் அதை உயர் என்று அழைக்கலாம்

குவாண்டம் இயக்கவியல் நிகழ்வு நியூட்ரான்களின் ஆற்றலின் மீது பயனுள்ள சிதறல் குறுக்கு பிரிவின் சார்பு மற்றும் தொடர்பு திறன் அறியப்பட்டால், சிதறல் கோணத்தைப் பெறுவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

ஒரு செவ்வகக் கிணறு போன்ற சாத்தியக்கூறுகளுக்கு, துகள்களின் ஆற்றலைப் பொறுத்து சிதறல் குறுக்குவெட்டு மாறுபட வேண்டும், அதே போல் சிதறல் ஒரு சிறிய கோணத்தில் நிகழ வேண்டும் என்று கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன.எனவே, நடுவில் சிதறிய நியூட்ரான்களின் கோணப் பரவல் மந்தநிலை அமைப்பு அவற்றின் இயக்கத்தின் திசையில் அதிகபட்சமாக இருக்க வேண்டும், மேலும் மறுசுழற்சி புரோட்டான்களின் விநியோகம் எதிர் திசையில் அதிகபட்சமாக இருக்க வேண்டும்.

சோதனை ரீதியாக, முன்னோக்கி இயக்கப்பட்ட கோண விநியோகத்தின் உச்சம் மட்டுமல்ல, பின்தங்கிய திசையில் இரண்டாவது உச்சமும் நியூட்ரான்களுக்கு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது (படம் 22).

அரிசி. 22. சிதறல் கோணத்தில் புரோட்டான்களில் நியூட்ரான் சிதறலுக்கான வேறுபட்ட குறுக்கு பிரிவின் சார்பு

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் பரிமாற்ற சக்திகள் செயல்படுகின்றன மற்றும் சிதறல் செயல்பாட்டின் போது, ​​நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்கள் அவற்றின் கட்டணங்களை பரிமாறிக்கொள்கின்றன, அதாவது, சிதறல் "சார்ஜ் பரிமாற்றம்" உடன் நிகழ்கிறது என்று கருதுவதன் மூலம் மட்டுமே சோதனை முடிவுகளை விளக்க முடியும். இந்த வழக்கில், நியூட்ரான்களின் ஒரு பகுதி புரோட்டான்களாக மாறுகிறது, மேலும் சார்ஜ் எக்ஸ்சேஞ்ச் புரோட்டான்கள் என்று அழைக்கப்படும் நிகழ்வு நியூட்ரான்களின் திசையில் புரோட்டான்கள் பறப்பதைக் காணலாம். அதே நேரத்தில், புரோட்டான்களின் ஒரு பகுதி நியூட்ரான்களாக மாறுகிறது மற்றும் நியூட்ரான்கள் மீண்டும் சிதறடிக்கப்படுகின்றன.

பரிமாற்றம் மற்றும் சாதாரண சக்திகளின் ஒப்பீட்டு பங்கு, முன்னோக்கி பறக்கும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு பின்னோக்கி பறக்கும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையின் விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

குவாண்டம் இயக்கவியலின் அடிப்படையில், பரிமாற்ற சக்திகளின் இருப்பு எப்போதும் செறிவூட்டல் நிகழ்வுக்கு வழிவகுக்கிறது என்பதை நிரூபிக்க முடியும், ஏனெனில் ஒரு துகள் பல துகள்களுடன் ஒரே நேரத்தில் பரிமாற்றம் மூலம் தொடர்பு கொள்ள முடியாது.

இருப்பினும், நியூக்ளியோன்-நியூக்ளியோன் சிதறல் மீதான சோதனைகள் பற்றிய விரிவான ஆய்வு, ஊடாடும் சக்திகள் உண்மையில் பரிமாற்ற இயல்புடையவை என்றாலும், பரிமாற்றத்துடன் சாதாரண ஆற்றலின் கலவையானது செறிவூட்டலை முழுமையாக விளக்க முடியாது என்பதைக் காட்டுகிறது. அணுசக்திகளின் மற்றொரு சொத்தும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் அதிக தூரத்தில் கவர்ச்சிகரமான சக்திகள் செயல்பட்டால், நியூக்ளியோன்கள் நெருங்கி வரும்போது (செ.மீ. வரிசையின் தூரத்தில்) ஒரு கூர்மையான விரட்டல் ஏற்படுகிறது. நியூக்ளியோன்களில் ஒன்றையொன்று விரட்டும் கருக்கள் இருப்பதால் இதை விளக்கலாம்.

செறிவூட்டல் விளைவுக்கு முதன்மையாக இந்த கோர்கள் தான் காரணம் என்று கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன. இது சம்பந்தமாக, அணுசக்தி தொடர்பு, வெளிப்படையாக, ஒரு செவ்வகக் கிணறு போன்ற ஒரு சீரற்ற ஆற்றல் மூலம் வகைப்படுத்தப்பட வேண்டும் (படம். சிறிய தூரத்தில் ஒரு அம்சத்துடன் கூடிய ஒரு சிக்கலான செயல்பாடு (படம். 18d).

ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு அணுக்கரு, கருவின் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் செயல்படும் மற்றும் அழைக்கப்படும் குறிப்பிட்ட சக்திகளால் ஒற்றை முழுமையாகும். அணுக்கரு.அணுசக்தி சக்திகள் மிகப் பெரிய மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்பது சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, இது புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான மின்னியல் விரட்டும் சக்திகளைக் காட்டிலும் அதிகம். நியூக்ளியஸில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கூலம்ப் விரட்டும் சக்திகளால் செய்யப்படும் வேலையை விட அதிகமாக உள்ளது என்பதில் இது வெளிப்படுகிறது. அணுசக்திகளின் முக்கிய அம்சங்களைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

1. அணு சக்திகள் ஆகும் குறுகிய தூர ஈர்ப்பு சக்திகள் . அவை 10 -15 மீ வரிசையின் உட்கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே மிகச் சிறிய தூரத்தில் மட்டுமே தோன்றும்.நீளம் (1.5 - 2.2) 10-15 மீ என்று அழைக்கப்படுகிறது. அணு சக்திகளின் வரம்புநியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தூரம் அதிகரிப்பதன் மூலம் அவை விரைவாகக் குறைகின்றன. (2-3) மீ தொலைவில், அணுசக்தி தொடர்பு நடைமுறையில் இல்லை.

2. அணுசக்திகளுக்கு சொத்து உள்ளது செறிவூட்டல், அந்த. ஒவ்வொரு நியூக்ளியோனும் குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுடன் மட்டுமே தொடர்பு கொள்கிறது. அணுசக்திகளின் இந்த இயல்பு சார்ஜ் எண்ணில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றலின் தோராயமான நிலைத்தன்மையில் வெளிப்படுகிறது. ஏ>40. உண்மையில், செறிவூட்டல் இல்லை என்றால், குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கையுடன் அதிகரிக்கும்.

3. அணுசக்திகளின் ஒரு அம்சமும் அவர்களுடையது சார்ஜ் சுதந்திரம் , அதாவது அவை நியூக்ளியோன்களின் கட்டணத்தைச் சார்ந்து இல்லை, எனவே புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையிலான அணுக்கரு தொடர்புகள் ஒரே மாதிரியானவை.அணு சக்திகளின் சார்ஜ் சுதந்திரம் பிணைப்பு ஆற்றல்களின் ஒப்பீட்டில் இருந்து தெரியும் கண்ணாடி கோர்கள்.இதுவே கர்னல்கள் எனப்படும், இதில் நியூக்ளியோன்களின் மொத்த எண்ணிக்கை ஒன்றுதான், ஆனால் ஒன்றில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை மற்றொன்றில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். எடுத்துக்காட்டாக, ஹீலியம் மற்றும் கனரக ஹைட்ரஜன் - ட்ரிடியம் கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்கள் முறையே 7.72 MeVமற்றும் 8.49 MeVஇந்த கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்களில் உள்ள வேறுபாடு, 0.77 MeV க்கு சமமானது, கருவில் உள்ள இரண்டு புரோட்டான்களின் கூலம்ப் விரட்டலின் ஆற்றலுக்கு ஒத்திருக்கிறது. இந்த மதிப்பு சமமாக இருக்கும் என்று வைத்துக் கொண்டால், சராசரி தூரம் என்பதைக் கண்டறியலாம் ஆர்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களுக்கு இடையே 1.9·10 -15 மீ ஆகும், இது அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

4. அணு சக்திகள் மையமாக இல்லை மற்றும் ஊடாடும் நியூக்ளியோன்களின் சுழல்களின் பரஸ்பர நோக்குநிலையைச் சார்ந்தது. ஆர்த்தோ- மற்றும் பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளால் நியூட்ரான் சிதறலின் வேறுபட்ட தன்மையால் இது உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு ஆர்த்தோஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில், இரண்டு புரோட்டான்களின் சுழலும் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்கும், அதே சமயம் ஒரு பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில் அவை இணையாக இருக்கும். பாராஹைட்ரஜனில் இருந்து நியூட்ரான் சிதறல் ஆர்த்தோஹைட்ரஜனில் இருந்து சிதறுவதை விட 30 மடங்கு அதிகமாக இருப்பதாக பரிசோதனைகள் காட்டுகின்றன.

பல்வேறு அணுகுமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டாலும், அணுசக்திகளின் சிக்கலான தன்மையானது அணுசக்தி தொடர்புகளின் ஒற்றை, நிலையான கோட்பாட்டை உருவாக்க அனுமதிக்காது. ஜப்பானிய இயற்பியலாளர் எச்.யுகாவா (1907-1981) கருதுகோளின் படி, அவர் 1935 இல் முன்மொழிந்தார், அணுசக்தி சக்திகள் பரிமாற்றத்தால் ஏற்படுகின்றன - மீசோன்கள், அதாவது. அடிப்படைத் துகள்கள், அதன் நிறை நியூக்ளியோன்களின் வெகுஜனத்தை விட தோராயமாக 7 மடங்கு குறைவாக இருக்கும். இந்த மாதிரியின் படி, நியூக்ளியோன் நேரம் மீ- மீசான் நிறை) ஒரு மீசானை வெளியிடுகிறது, இது ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமான வேகத்தில் நகரும், தூரத்தை உள்ளடக்கியது, அதன் பிறகு அது இரண்டாவது நியூக்ளியோனால் உறிஞ்சப்படுகிறது. இதையொட்டி, இரண்டாவது நியூக்ளியோன் ஒரு மீசனையும் வெளியிடுகிறது, இது முதலில் உறிஞ்சப்படுகிறது. எச். யுகாவாவின் மாதிரியில், நியூக்ளியோன்கள் தொடர்பு கொள்ளும் தூரம் மீசான் பாதை நீளத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது சுமார் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. மீமற்றும் அளவின் வரிசையில் அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

கேள்வி 26. பிளவு எதிர்வினைகள். 1938 ஆம் ஆண்டில், ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகளான ஓ. ஹான் (1879-1968) மற்றும் எஃப். ஸ்ட்ராஸ்மேன் (1902-1980) ஆகியோர் யுரேனியம் நியூட்ரான்களால் தாக்கப்படும்போது, ​​​​சில சமயங்களில் அசல் யுரேனியம் அணுக்கருவின் பாதி அளவைக் கொண்ட கருக்கள் தோன்றும் என்பதைக் கண்டுபிடித்தனர். இந்த நிகழ்வு அழைக்கப்பட்டது அணு பிளவு.

இது முதல் அணுக்கரு உருமாற்ற வினையை சோதனை ரீதியாக அனுசரிக்கப்பட்டது. யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் சாத்தியமான பிளவு எதிர்வினைகளில் ஒன்று:

அணுக்கரு பிளவு செயல்முறை மிக விரைவாக தொடர்கிறது (~10 -12 வினாடிகளுக்குள்). வகை (7.14) வினையின் போது வெளியிடப்படும் ஆற்றல் யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் பிளவு நிகழ்விற்கு தோராயமாக 200 MeV ஆகும்.

பொதுவாக, யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் பிளவு வினையை இவ்வாறு எழுதலாம்:

நியூட்ரான்கள் (7.15)

அணுக்கருவின் ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியின் கட்டமைப்பிற்குள் பிளவு வினையின் பொறிமுறையை விளக்கலாம். இந்த மாதிரியின்படி, ஒரு நியூட்ரான் யுரேனியம் அணுக்கருவால் உறிஞ்சப்படும்போது, ​​அது உற்சாகமான நிலைக்குச் செல்கிறது (படம் 7.2).

நியூட்ரானின் உறிஞ்சுதலின் காரணமாக அணுக்கரு பெறும் அதிகப்படியான ஆற்றல் நியூக்ளியோன்களின் தீவிர இயக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இதன் விளைவாக, கரு சிதைக்கப்படுகிறது, இது குறுகிய தூர அணுசக்தி தொடர்பு பலவீனமடைவதற்கு வழிவகுக்கிறது. கருவின் தூண்டுதல் ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலை விட அதிகமாக இருந்தால் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் , பின்னர் புரோட்டான்களின் மின்னியல் விலக்கத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் கரு இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிந்து, உமிழ்கிறது பிளவு நியூட்ரான்கள் . நியூட்ரானை உறிஞ்சும் போது ஏற்படும் தூண்டுதல் ஆற்றல் செயல்படுத்தும் ஆற்றலை விட குறைவாக இருந்தால், அணுக்கரு அடையாது.

பிளவுபடுதலின் முக்கியமான நிலை மற்றும் குவாண்டத்தை வெளியேற்றி, தரையில் திரும்புகிறது

நிலை.

அணுக்கரு பிளவு வினையின் ஒரு முக்கிய அம்சம் அதன் அடிப்படையில் ஒரு தன்னிறைவு அணுசக்தி சங்கிலி எதிர்வினையை செயல்படுத்தும் திறன் ஆகும். . ஒவ்வொரு பிளவு நிகழ்வும் சராசரியாக ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட நியூட்ரான்களை உருவாக்குவதே இதற்குக் காரணம். துண்டுகளின் நிறை, மின்னூட்டம் மற்றும் இயக்க ஆற்றல் எக்ஸ்மற்றும் அட,ஒரு பிளவு வினையின் போது உருவாகும் வகை (7.15) வேறுபட்டவை. இந்த துண்டுகள் விரைவாக நடுத்தரத்தால் தடுக்கப்படுகின்றன, இதனால் அயனியாக்கம், வெப்பம் மற்றும் அதன் கட்டமைப்பின் இடையூறு ஏற்படுகிறது. சுற்றுச்சூழலை வெப்பமாக்குவதன் காரணமாக பிளவு துண்டுகளின் இயக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவது அணுசக்தியை வெப்ப ஆற்றலாக மாற்றுவதற்கான அடிப்படையாகும். அணுக்கரு பிளவின் துண்டுகள் எதிர்வினைக்குப் பிறகு உற்சாகமான நிலையில் உள்ளன மற்றும் உமிழ்வதன் மூலம் தரை நிலைக்குச் செல்கின்றன β - துகள்கள் மற்றும் -குவாண்டா.

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுசக்தி எதிர்வினைஇல் மேற்கொள்ளப்பட்டது அணு உலை மற்றும் ஆற்றல் வெளியீடு சேர்ந்து. முதல் அணு உலை 1942 இல் அமெரிக்காவில் (சிகாகோ) இயற்பியலாளர் E. ஃபெர்மி (1901 - 1954) தலைமையில் கட்டப்பட்டது. சோவியத் ஒன்றியத்தில், முதல் அணு உலை 1946 இல் ஐவி குர்ச்சடோவ் தலைமையில் உருவாக்கப்பட்டது. பின்னர், அணுசக்தி எதிர்வினைகளைக் கட்டுப்படுத்துவதில் அனுபவத்தைப் பெற்ற பிறகு, அவர்கள் அணு மின் நிலையங்களை உருவாக்கத் தொடங்கினர்.

கேள்வி 27. தொகுப்பு எதிர்வினை. அணுக்கரு இணைவு புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் அல்லது தனிப்பட்ட ஒளிக்கருக்களின் இணைவு எதிர்வினை என்று அழைக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு கனமான கரு உருவாகிறது. எளிமையான அணுக்கரு இணைவு எதிர்வினைகள்:

, ΔQ = 17.59 MeV; (7.17)

ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கு அணுக்கரு இணைவு வினைகளின் போது வெளியாகும் ஆற்றல், அணுக்கரு பிளவு வினைகளில் வெளியாகும் ஆற்றலைக் கணிசமாக மீறுவதாக கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன. யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் பிளவு வினையின் போது, ​​தோராயமாக 200 MeV வெளியிடப்படுகிறது, அதாவது. ஒரு நியூக்ளியானுக்கு 200:235=0.85 MeV, மற்றும் இணைவு வினையின் போது (7.17) வெளியிடப்படும் ஆற்றல் தோராயமாக 17.5 MeV, அதாவது ஒரு நியூக்ளியானுக்கு 3.5 MeV (17.5:5=3.5 MeV) ஆகும். இதனால், இணைவு செயல்முறை யுரேனியம் பிளவு செயல்முறையை விட தோராயமாக 4 மடங்கு அதிக திறன் கொண்டது (பிளவு எதிர்வினையில் பங்கேற்கும் கருவின் ஒரு நியூக்ளியோனுக்கு).

இந்த எதிர்வினைகளின் அதிக வேகம் மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் அதிக ஆற்றல் வெளியீடு ஆகியவை டியூட்டீரியம் மற்றும் ட்ரிடியத்தின் சம கலவையை சிக்கலைத் தீர்ப்பதில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியவை. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோநியூக்ளியர் இணைவு. மனிதகுலத்தின் ஆற்றல் சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கான நம்பிக்கைகள் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோநியூக்ளியர் ஃப்யூசனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. அணுமின் நிலையங்களுக்கான மூலப்பொருளாக யுரேனியத்தின் இருப்பு பூமியில் குறைவாகவே உள்ளது என்பதுதான் நிலைமை. ஆனால் கடல் நீரில் உள்ள டியூட்டீரியம் மலிவான அணு எரிபொருளின் கிட்டத்தட்ட வற்றாத ஆதாரமாகும். டிரிடியத்தின் நிலைமை சற்று சிக்கலானது. டிரிடியம் கதிரியக்கமானது (அதன் அரை ஆயுள் 12.5 ஆண்டுகள், சிதைவு எதிர்வினை:), மற்றும் இயற்கையில் ஏற்படாது. எனவே, வேலை உறுதி இணைவு உலைடிரிடியத்தை அணு எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தி, அதன் இனப்பெருக்கம் சாத்தியம் வழங்கப்பட வேண்டும்.

இந்த நோக்கத்திற்காக, உலையின் வேலை செய்யும் பகுதி ஒளி லித்தியம் ஐசோடோப்பின் ஒரு அடுக்குடன் சூழப்பட்டிருக்க வேண்டும், அதில் எதிர்வினை நடைபெறும்.

இந்த எதிர்வினையின் விளைவாக, ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பு ட்ரிடியம் () உருவாகிறது.

எதிர்காலத்தில், டியூட்டீரியம் மற்றும் ஹீலியம் ஐசோடோப்பின் கலவையைப் பயன்படுத்தி குறைந்த-கதிரியக்க தெர்மோநியூக்ளியர் உலை உருவாக்கும் சாத்தியம் பரிசீலிக்கப்படுகிறது; இணைவு எதிர்வினை வடிவம் உள்ளது:

MeV.(7.20)

இந்த எதிர்வினையின் விளைவாக, தொகுப்பு தயாரிப்புகளில் நியூட்ரான்கள் இல்லாததால், அணுக்கரு பிளவு உலைகள் மற்றும் டியூட்டீரியம் மற்றும் ட்ரிடியம் எரிபொருளில் செயல்படும் தெர்மோநியூக்ளியர் உலைகள் இரண்டையும் ஒப்பிடும்போது அணு உலையின் உயிரியல் அபாயத்தை நான்கிலிருந்து ஐந்து ஆர்டர் அளவு குறைக்கலாம். மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்க கதிரியக்க பொருட்கள் மற்றும் அவற்றின் போக்குவரத்து தேவை இல்லை, கதிரியக்க கழிவுகளை அகற்றுவது தரமான முறையில் எளிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், எதிர்காலத்தில் ஒரு ஹீலியம் ஐசோடோப்புடன் டியூட்டீரியம் () கலவையைப் பயன்படுத்தி சுற்றுச்சூழல் நட்பு தெர்மோநியூக்ளியர் உலையை உருவாக்குவதற்கான வாய்ப்புகள் மூலப்பொருட்களின் சிக்கலால் சிக்கலானவை: பூமியில் உள்ள ஹீலியம் ஐசோடோப்பின் இயற்கை இருப்புக்கள் அற்பமானவை. சுற்றுச்சூழல் நட்பு தெர்மோநியூக்ளியர் எதிர்காலத்தில் டியூட்டீரியத்தின் தாக்கம்

நிலப்பரப்பு நிலைமைகளின் கீழ் இணைவு எதிர்வினைகளை செயல்படுத்துவதற்கான பாதையில், அணுசக்தி கவர்ச்சிகரமான சக்திகள் செயல்படத் தொடங்கும் தூரத்தை அணுகும் போது ஒளி கருக்களின் மின்னியல் விலக்கத்தின் சிக்கல் எழுகிறது, அதாவது. சுமார் 10 -15 மீ, அதன் பிறகு அவை ஒன்றிணைக்கும் செயல்முறை காரணமாக ஏற்படுகிறது சுரங்கப்பாதை விளைவு. சாத்தியமான தடையை கடக்க, மோதும் ஒளி கருக்களுக்கு ≈10 ஆற்றல் கொடுக்கப்பட வேண்டும். keV,இது வெப்பநிலைக்கு ஒத்திருக்கிறது டி ≈10 8 கேமற்றும் உயர். எனவே, இயற்கை நிலைமைகளின் கீழ் தெர்மோநியூக்ளியர் எதிர்வினைகள் நட்சத்திரங்களின் உட்புறத்தில் மட்டுமே நிகழ்கின்றன. நிலப்பரப்பு நிலைமைகளின் கீழ் அவற்றைச் செயல்படுத்த, அணு வெடிப்பு, அல்லது சக்திவாய்ந்த வாயு வெளியேற்றம், அல்லது லேசர் கதிர்வீச்சின் மாபெரும் துடிப்பு அல்லது துகள்களின் தீவிர கற்றை கொண்ட குண்டுவீச்சு ஆகியவற்றின் மூலம் பொருளின் வலுவான வெப்பமாக்கல் தேவைப்படுகிறது. தெர்மோநியூக்ளியர் எதிர்வினைகள் இதுவரை தெர்மோநியூக்ளியர் (ஹைட்ரஜன்) குண்டுகளின் சோதனை வெடிப்புகளில் மட்டுமே மேற்கொள்ளப்பட்டன.

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோநியூக்ளியர் ஃப்யூஷனை செயல்படுத்துவதற்கான ஒரு சாதனமாக தெர்மோநியூக்ளியர் ரியாக்டர் பூர்த்தி செய்ய வேண்டிய அடிப்படைத் தேவைகள் பின்வருமாறு.

முதலாவதாக, சூடான பிளாஸ்மாவின் நம்பகமான அடைப்பு அவசியம் (≈10 8 கே)எதிர்வினை மண்டலத்தில். பல ஆண்டுகளாக இந்த சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கான வழிகளைத் தீர்மானித்த அடிப்படை யோசனை, 20 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில் சோவியத் ஒன்றியம், அமெரிக்கா மற்றும் கிரேட் பிரிட்டனில் கிட்டத்தட்ட ஒரே நேரத்தில் வெளிப்படுத்தப்பட்டது. இந்த யோசனை காந்தப்புலங்களின் பயன்பாடுஉயர் வெப்பநிலை பிளாஸ்மாவின் கட்டுப்பாடு மற்றும் வெப்ப காப்புக்காக.

இரண்டாவதாக, டிரிடியம் கொண்ட எரிபொருளில் செயல்படும் போது (இது ஹைட்ரஜனின் அதிக கதிரியக்க ஐசோடோப்பு), இணைவு உலை அறையின் சுவர்களில் கதிர்வீச்சு சேதம் ஏற்படும். நிபுணர்களின் கூற்றுப்படி, அறையின் முதல் சுவரின் இயந்திர எதிர்ப்பு 5-6 ஆண்டுகளுக்கு மேல் இருக்க வாய்ப்பில்லை. விதிவிலக்காக அதிக எஞ்சிய கதிரியக்கத்தன்மை காரணமாக, நிறுவல் அவ்வப்போது முழுமையாக அகற்றப்பட்டு, தொலைநிலை ரோபோக்களைப் பயன்படுத்தி மீண்டும் இணைக்கப்பட வேண்டும் என்பதே இதன் பொருள்.

மூன்றாவதாக, தெர்மோநியூக்ளியர் ஃப்யூஷன் பூர்த்தி செய்ய வேண்டிய முக்கியத் தேவை என்னவென்றால், தெர்மோநியூக்ளியர் வினைகளின் விளைவாக ஏற்படும் ஆற்றல் வெளியீடு, வினையைத் தக்கவைக்க வெளிப்புற மூலங்களிலிருந்து நுகரப்படும் ஆற்றலுக்கு ஈடுகொடுக்கும். "தூய" தெர்மோநியூக்ளியர் எதிர்வினைகள் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளன,

நியூட்ரான்களை உருவாக்கவில்லை (பார்க்க (7.20) மற்றும் கீழே உள்ள எதிர்வினை:

கேள்வி 28. கதிரியக்கச் சிதைவு α−, β−, γ− கதிர்வீச்சு.

கீழ் கதிரியக்கம் கதிரியக்க கதிர்வீச்சின் உமிழ்வுடன் சில நிலையற்ற அணுக்கருக்கள் தன்னிச்சையாக மற்ற அணுக்கருக்களாக மாற்றும் திறனைப் புரிந்துகொள்கின்றன.

இயற்கை கதிரியக்கம்இயற்கையாக நிகழும் நிலையற்ற ஐசோடோப்புகளில் காணப்படும் கதிரியக்கத்தன்மை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

செயற்கை கதிரியக்கம்முடுக்கிகள் மற்றும் அணு உலைகளில் மேற்கொள்ளப்படும் அணுக்கரு எதிர்வினைகளின் விளைவாக பெறப்பட்ட ஐசோடோப்புகளின் கதிரியக்கத்தன்மை ஆகும்.

கதிரியக்க மாற்றங்கள் அணுக்கருக்களின் அமைப்பு, கலவை மற்றும் ஆற்றல் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் நிகழ்கின்றன, மேலும் மின்காந்த இயல்புடைய (காமா கதிர்வீச்சு குவாண்டா) குறுகிய அலை கதிர்வீச்சை வெளியிடுதல் மற்றும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அல்லது நடுநிலை துகள்களின் உமிழ்வு அல்லது பிடிப்பு ஆகியவற்றுடன் சேர்ந்துள்ளது. இந்த உமிழப்படும் துகள்கள் மற்றும் குவாண்டா ஆகியவை கூட்டாக அழைக்கப்படுகின்றன கதிரியக்க (அல்லது அயனியாக்கம் ) கதிர்வீச்சு மற்றும் ஒரு காரணத்திற்காக (இயற்கை அல்லது செயற்கை) கருக்கள் தன்னிச்சையாக சிதைவடையக்கூடிய கூறுகள் கதிரியக்க அல்லது ரேடியோநியூக்லைடுகள் . கதிரியக்கச் சிதைவின் காரணங்கள் அணுக்கரு (குறுகிய தூர) கவர்ச்சி விசைகள் மற்றும் நேர்மறை சார்ஜ் கொண்ட புரோட்டான்களின் மின்காந்த (நீண்ட தூர) விரட்டும் சக்திகளுக்கு இடையே உள்ள ஏற்றத்தாழ்வுகள் ஆகும்.

அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சு– சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அல்லது நடுநிலை துகள்கள் மற்றும் மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அளவு, ஒரு பொருளின் வழியாக செல்லும் பாதை அணுக்கள் அல்லது நடுத்தர மூலக்கூறுகளின் அயனியாக்கம் மற்றும் தூண்டுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது. அதன் இயல்பால், இது ஃபோட்டான் (காமா கதிர்வீச்சு, ப்ரெம்ஸ்ஸ்ட்ராஹ்லுங், எக்ஸ்ரே கதிர்வீச்சு) மற்றும் கார்பஸ்குலர் (ஆல்ஃபா கதிர்வீச்சு, எலக்ட்ரான், புரோட்டான், நியூட்ரான், மீசன்) என பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

தற்போது அறியப்பட்ட 2500 நியூக்லைடுகளில், 271 மட்டுமே நிலையாக உள்ளன, மீதமுள்ளவை (90%!) நிலையற்றவை, அதாவது. கதிரியக்க; ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட தொடர்ச்சியான சிதைவுகள் மூலம், துகள்கள் அல்லது γ-குவாண்டா உமிழ்வுகளுடன் சேர்ந்து, அவை நிலையான நியூக்லைடுகளாக மாறும்.

கதிரியக்க கதிர்வீச்சின் கலவை பற்றிய ஆய்வு அதை மூன்று வெவ்வேறு கூறுகளாக பிரிக்க அனுமதித்துள்ளது: α-கதிர்வீச்சு நேர்மறை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் ஒரு ஸ்ட்ரீம் - ஹீலியம் கருக்கள் (), β கதிர்வீச்சு - எலக்ட்ரான்கள் அல்லது பாசிட்ரான்களின் ஓட்டம், γ கதிர்வீச்சு - குறுகிய அலை மின்காந்த கதிர்வீச்சின் ஃப்ளக்ஸ்.

பொதுவாக, அனைத்து வகையான கதிரியக்கமும் காமா கதிர்களின் உமிழ்வுடன் சேர்ந்துள்ளது - கடினமான, குறுகிய அலை மின்காந்த கதிர்வீச்சு. காமா கதிர்கள் கதிரியக்க மாற்றங்களின் உற்சாகமான பொருட்களின் ஆற்றலைக் குறைக்கும் முக்கிய வடிவமாகும். கதிரியக்கச் சிதைவுக்கு உள்ளான ஒரு அணுக்கரு அழைக்கப்படுகிறது தாய்வழி; வெளிப்படுகிறது துணை நிறுவனம் கரு, ஒரு விதியாக, உற்சாகமாக மாறிவிடும், மேலும் நில நிலைக்கு அதன் மாற்றம் ஒரு குவாண்டம் உமிழ்வுடன் சேர்ந்துள்ளது.

பாதுகாப்பு சட்டங்கள்.கதிரியக்கச் சிதைவின் போது, ​​பின்வரும் அளவுருக்கள் பாதுகாக்கப்படுகின்றன:

1. கட்டணம் . மின் கட்டணத்தை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது. எதிர்வினைக்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள மொத்த மின்னூட்டம் பாதுகாக்கப்பட வேண்டும், இருப்பினும் இது வெவ்வேறு கருக்கள் மற்றும் துகள்களுக்கு இடையில் வேறுபட்டதாக விநியோகிக்கப்படலாம்.

2. நிறை எண் அல்லது வினைக்குப் பின் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கை, எதிர்வினைக்கு முன் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்க வேண்டும்.

3. மொத்த ஆற்றல் . கூலம்ப் ஆற்றலும் அதற்குச் சமமான வெகுஜனங்களின் ஆற்றலும் அனைத்து வினைகளிலும் சிதைவுகளிலும் பாதுகாக்கப்பட வேண்டும்.

4.உந்தம் மற்றும் கோண உந்தம் . கருக்கள், துகள்கள் மற்றும்/அல்லது மின்காந்த கதிர்வீச்சுக்கு இடையே கூலம்ப் ஆற்றலின் விநியோகத்திற்கு நேரியல் உந்தத்தின் பாதுகாப்பு பொறுப்பு. கோண உந்தம் என்பது துகள்களின் சுழற்சியைக் குறிக்கிறது.

α- சிதைவுஅணுக்கருவிலிருந்து உமிழ்வு எனப்படும் α− துகள்கள். மணிக்கு α− சிதைவு, எப்போதும் போல, ஆற்றல் பாதுகாப்பு சட்டம் நிறைவேற்றப்பட வேண்டும். அதே நேரத்தில், அமைப்பின் ஆற்றலில் ஏற்படும் எந்த மாற்றங்களும் அதன் வெகுஜனத்தின் விகிதாசார மாற்றங்களுக்கு ஒத்திருக்கும். எனவே, கதிரியக்கச் சிதைவின் போது, ​​தாய்க்கருவின் நிறை சிதைவுக்குப் பிறகு அமைப்பின் இயக்க ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய அளவு சிதைவு தயாரிப்புகளின் வெகுஜனத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் (தாய் கரு சிதைவதற்கு முன்பு ஓய்வில் இருந்தால்). இவ்வாறு, வழக்கில் α− சிதைவு நிலை திருப்திப்படுத்தப்பட வேண்டும்

வெகுஜன எண்ணுடன் தாய்க்கருவின் நிறை எங்கே ஏமற்றும் வரிசை எண் Z, மகள் கருவின் நிறை மற்றும் நிறை ஆகும் α− துகள்கள். இந்த நிறைகள் ஒவ்வொன்றும், நிறை எண் மற்றும் நிறை குறைபாட்டின் கூட்டுத்தொகையாக குறிப்பிடப்படலாம்:

இந்த வெளிப்பாடுகளை வெகுஜனங்களுக்கு சமத்துவமின்மைக்கு மாற்றுவதன் மூலம் (8.2), பின்வரும் நிபந்தனையைப் பெறுகிறோம் α− சிதைவு:, (8.3)

அந்த. தாய் மற்றும் மகள் கருக்களின் நிறை குறைபாடுகளில் உள்ள வேறுபாடு நிறை குறைபாட்டை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் α− துகள்கள். எனவே, எப்போது α− சிதைவு, தாய் மற்றும் மகள் கருக்களின் நிறை எண்கள் ஒன்றிலிருந்து நான்கு வேறுபட வேண்டும். நிறை எண்களில் உள்ள வேறுபாடு நான்காக இருந்தால், இயற்கை ஐசோடோப்புகளின் நிறை குறைபாடுகள் அதிகரிக்கும் போது எப்போதும் குறையும் ஏ. இவ்வாறு, சமத்துவமின்மை (8.3) திருப்தி அடையாதபோது, ​​தாயின் கருவாக இருக்க வேண்டிய கனமான அணுக்கருவின் நிறை குறைபாடு, இலகுவான கருவின் நிறை குறைபாட்டை விட குறைவாக இருப்பதால். எனவே, எப்போது α− அணு சிதைவு ஏற்படாது. பெரும்பாலான செயற்கை ஐசோடோப்புகளுக்கும் இது பொருந்தும். விதிவிலக்குகள் பல இலகுவான செயற்கை ஐசோடோப்புகள் ஆகும், அவற்றுக்கான பிணைப்பு ஆற்றலின் தாவல்கள், எனவே வெகுஜன குறைபாடுகள், அண்டை ஐசோடோப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது குறிப்பாக பெரியவை (எடுத்துக்காட்டாக, பெரிலியம் ஐசோடோப்பு, இது இரண்டாக சிதைகிறது. α− துகள்கள்).

ஆற்றல் α− கருக்களின் சிதைவின் விளைவாக துகள்கள் 2 முதல் 11 MeV வரை ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய வரம்பிற்குள் உள்ளன. அதே நேரத்தில், அதிகரிக்கும் ஆற்றலுடன் அரை-வாழ்க்கை குறையும் α− துகள்கள். ஒரே கதிரியக்க குடும்பத்தில் (Geiger-Nattall சட்டம்) அடுத்தடுத்த கதிரியக்க மாற்றங்களின் போது இந்த போக்கு குறிப்பாக தெளிவாகத் தெரிகிறது. உதாரணமாக, ஆற்றல் α− யுரேனியத்தின் சிதைவின் போது துகள்கள் (T = 7.1 . 10 8 ஆண்டுகள் 4.58 ஆகும் மெவ், புரோட்டாக்டினியம் சிதைவின் போது (டி = 3.4 . 10 4 ஆண்டுகள்) - 5.04 மெவ் பொலோனியத்தின் சிதைவின் போது (டி = 1.83 . 10 -3 உடன்)- 7,36மெவ்.

பொதுவாக, ஒரே ஐசோடோப்பின் கருக்கள் வெளியிடலாம் α− பல கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட ஆற்றல் மதிப்புகள் கொண்ட துகள்கள் (முந்தைய எடுத்துக்காட்டில், அதிக ஆற்றல் குறிக்கப்படுகிறது). வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், α− துகள்கள் தனித்துவமான ஆற்றல் நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளன. இது பின்வருமாறு விளக்கப்பட்டுள்ளது. குவாண்டம் இயக்கவியலின் விதிகளின்படி சிதைவின் விளைவாக உருவாகும் மகள் கரு பல்வேறு நிலைகளில் இருக்கலாம், ஒவ்வொன்றிலும் அது ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட மாநிலம் நிலையானது மற்றும் அழைக்கப்படுகிறது முக்கிய . மீதமுள்ள மாநிலங்கள் அழைக்கப்படுகின்றன உற்சாகமாக . கரு அவற்றில் மிகக் குறுகிய காலத்திற்கு (10 -8 - 10 -12 வினாடிகள்) இருக்க முடியும், பின்னர் உமிழ்வுடன் குறைந்த ஆற்றலுடன் (உடனடியாக முதன்மையாக அவசியமில்லை) நிலைக்குச் செல்கிறது. γ− குவாண்டம்.

நடந்து கொண்டிருக்கிறது α− சிதைவின் இரண்டு நிலைகள் உள்ளன: உருவாக்கம் α− அணு நியூக்ளியோன்கள் மற்றும் உமிழ்வில் இருந்து துகள்கள் α− கருவுடன் கூடிய துகள்கள்.

பீட்டா சிதைவு (கதிர்வீச்சு).சிதைவு என்ற கருத்து மூன்று வகையான தன்னிச்சையான உட்கரு உருமாற்றங்களை ஒருங்கிணைக்கிறது: எலக்ட்ரான் சிதைவு, பாசிட்ரான் சிதைவு மற்றும் எலக்ட்ரான் பிடிப்பு ( ஈ- பிடிப்பு).

ஆல்பா கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளை விட கணிசமான அளவு பீட்டா கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் உள்ளன. அவை கருக்களின் நிறை எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் முழு வரம்பிலும் உள்ளன (ஒளி கருவிலிருந்து கனமானவை வரை).

அணுக்கருக்களின் பீட்டா சிதைவு ஏற்படுகிறது பலவீனமான தொடர்பு அடிப்படைத் துகள்கள் மற்றும், சிதைவைப் போலவே, சில சட்டங்களுக்கு உட்பட்டது. சிதைவின் போது, ​​அணுக்கருவில் உள்ள நியூட்ரான்களில் ஒன்று புரோட்டானாக மாறி, எலக்ட்ரான் மற்றும் எலக்ட்ரான் ஆன்டிநியூட்ரினோவை வெளியிடுகிறது. இந்த செயல்முறை பின்வரும் திட்டத்தின் படி நிகழ்கிறது: (8.8)

− சிதைவின் போது, ​​அணுக்கருவின் புரோட்டான்களில் ஒன்று பாசிட்ரான் மற்றும் எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோவின் உமிழ்வுடன் நியூட்ரானாக மாறுகிறது:

ஒரு கட்டற்ற நியூட்ரான், அணுக்கருவின் பகுதியல்ல, வினையின்படி (8.8) தன்னிச்சையாக சிதைவடைகிறது, அதன் அரை ஆயுள் சுமார் 12 நிமிடங்கள் ஆகும்.நியூட்ரானின் நிறை அமுவாக இருப்பதால் இது சாத்தியமாகும். ஒரு புரோட்டானின் திணிவை விட பெரியது a.m.u. அமுவின் மதிப்பால், இது எலக்ட்ரான் அமுவின் மீதமுள்ள வெகுஜனத்தை மீறுகிறது. (நியூட்ரினோ ஓய்வு நிறை பூஜ்ஜியம்). ஒரு இலவச புரோட்டானின் சிதைவு ஆற்றல் பாதுகாப்பு சட்டத்தால் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் இதன் விளைவாக வரும் துகள்களின் மீதமுள்ள வெகுஜனங்களின் கூட்டுத்தொகை - நியூட்ரான் மற்றும் பாசிட்ரான் - புரோட்டானின் வெகுஜனத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. ஒரு புரோட்டானின் சிதைவு (8.9) ஒரு கருவில் மட்டுமே சாத்தியமாகும், மகள் கருவின் நிறை தாய்க்கருவின் நிறை பாசிட்ரானின் மீதமுள்ள வெகுஜனத்தை விட அதிகமாக இருந்தால் (பாசிட்ரான் மற்றும் எலக்ட்ரானின் மீதமுள்ள வெகுஜனங்கள்) சமம்). மறுபுறம், கருவில் சேர்க்கப்பட்டுள்ள நியூட்ரானின் சிதைவின் விஷயத்தில் இதேபோன்ற நிபந்தனை பூர்த்தி செய்யப்பட வேண்டும்.

எதிர்வினையின் படி நிகழும் செயல்முறைக்கு கூடுதலாக (8.9), ஒரு புரோட்டானை நியூட்ரானாக மாற்றுவது ஒரு எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோவின் ஒரே நேரத்தில் வெளியேற்றத்துடன் ஒரு புரோட்டானால் எலக்ட்ரானைப் பிடிப்பதன் மூலம் நிகழலாம்.

செயல்முறை (8.9) போலவே, செயல்முறை (8.10) ஒரு இலவச புரோட்டானுடன் நிகழாது. இருப்பினும், ஒரு புரோட்டான் கருவின் உள்ளே இருந்தால், அதன் அணுவின் சுற்றுப்பாதை எலக்ட்ரான்களில் ஒன்றைப் பிடிக்க முடியும், தாய் அணு மற்றும் எலக்ட்ரானின் வெகுஜனங்களின் கூட்டுத்தொகை மகள் கருவின் வெகுஜனத்தை விட அதிகமாக இருந்தால். அணுவின் சுற்றுப்பாதை எலக்ட்ரான்களுடன் அணுக்கருவிற்குள் அமைந்துள்ள புரோட்டான்களை சந்திப்பதற்கான சாத்தியக்கூறுகள், குவாண்டம் இயக்கவியலின் படி, ஒரு அணுவில் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதையில் நிகழாது, போரின் கோட்பாட்டில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. , ஆனால் அணுவின் உள்ளே இருக்கும் இடத்தின் எந்தப் பகுதியிலும், குறிப்பாக, அணுக்கருவால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட பகுதியிலும் எலக்ட்ரானைச் சந்திப்பதற்கான ஒரு குறிப்பிட்ட நிகழ்தகவு உள்ளது.

சுற்றுப்பாதை எலக்ட்ரான் கைப்பற்றப்படுவதால் ஏற்படும் அணு மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது ஈ- கைப்பற்ற. பெரும்பாலும், அணுக்கருவுக்கு மிக நெருக்கமான K- ஷெல்லுக்கு சொந்தமான எலக்ட்ரானின் பிடிப்பு ஏற்படுகிறது (K- கைப்பற்றுதல்). அடுத்த எல்-ஷெல் (எல்-பிடிப்பு) இல் சேர்க்கப்பட்டுள்ள எலக்ட்ரானின் பிடிப்பு தோராயமாக 100 மடங்கு குறைவாக அடிக்கடி நிகழ்கிறது.

காமா கதிர்வீச்சு. காமா கதிர்வீச்சு என்பது குறுகிய அலை மின்காந்த கதிர்வீச்சு ஆகும், இது மிகக் குறுகிய அலைநீளத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் இதன் விளைவாக, உச்சரிக்கப்படும் கார்பஸ்குலர் பண்புகள், அதாவது. ஆற்றலுடன் கூடிய குவாண்டாவின் ஸ்ட்ரீம் ( ν − கதிர்வீச்சு அதிர்வெண்), வேகம் மற்றும் சுழல் ஜே(அலகுகளில் ħ ).

காமா கதிர்வீச்சு கருக்களின் சிதைவுடன் வருகிறது, துகள்கள் மற்றும் எதிர் துகள்களின் அழிவின் போது ஏற்படுகிறது, ஒரு ஊடகத்தில் வேகமாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் குறைவின் போது, ​​மீசான்களின் சிதைவின் போது, ​​காஸ்மிக் கதிர்வீச்சு, அணுக்கரு எதிர்வினைகள் போன்றவற்றில் உள்ளது. சிதைவின் விளைவாக உருவாக்கப்பட்ட ஒரு உற்சாகமான கருவானது இடைநிலை, குறைவான உற்சாகமான நிலைகளின் தொடர் வழியாக செல்ல முடியும் என்று நிறுவப்பட்டது. எனவே, அதே கதிரியக்க ஐசோடோப்பின் கதிர்வீச்சு பல வகையான குவாண்டாவைக் கொண்டிருக்கலாம், அவை ஆற்றல் மதிப்புகளில் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடுகின்றன. அணுக்கருக்களின் உற்சாகமான நிலைகளின் ஆயுட்காலம் பொதுவாக அவற்றின் ஆற்றல் குறைவதோடு ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகளில் அணுக்கரு சுழல்களுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டின் அதிகரிப்புடன் கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது.

குவாண்டம் உமிழ்வு ஆற்றலுடன் உற்சாகமான நிலையில் இருந்து அணுக்கருவின் கதிரியக்க மாற்றத்தின் போது நிகழ்கிறது. ஈ ஐதரையில் அல்லது ஆற்றலுடன் குறைவான உற்சாகமான நிலைக்கு எக் (E i >E k) ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் படி (கருவின் பின்னடைவு ஆற்றல் வரை), ஒரு குவாண்டத்தின் ஆற்றல் வெளிப்பாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: . (8.11)

கதிர்வீச்சின் போது, ​​உந்தம் மற்றும் கோண உந்தம் ஆகியவற்றின் பாதுகாப்பு விதிகளும் திருப்தி அடைகின்றன.

கருவின் ஆற்றல் மட்டங்களின் தனித்தன்மையின் காரணமாக, கதிர்வீச்சு ஆற்றல் மற்றும் அதிர்வெண்களின் வரி நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளது. உண்மையில், கருவின் ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் தனி மற்றும் தொடர்ச்சியான பகுதிகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. தனித்த ஸ்பெக்ட்ரம் பகுதியில், அணுக்கருவின் ஆற்றல் மட்டங்களுக்கு இடையிலான தூரம் ஆற்றல் அகலத்தை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. ஜிநிலை இந்த நிலையில் உள்ள கர்னலின் வாழ்நாளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

உற்சாகமான கருவின் சிதைவு விகிதத்தை நேரம் தீர்மானிக்கிறது:

ஆரம்ப நேரத்தில் கோர்களின் எண்ணிக்கை எங்கே (); ஒரு நேரத்தில் அழுகாத கருக்களின் எண்ணிக்கை டி.

கேள்வி 29. இடப்பெயர்ச்சி சட்டங்கள்.ஒரு துகளை வெளியிடும் போது, ​​​​கரு இரண்டு புரோட்டான்களையும் இரண்டு நியூட்ரான்களையும் இழக்கிறது. எனவே, இதன் விளைவாக வரும் (மகள்) கரு, அசல் (தாய்) கருவுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​நிறை எண்ணை நான்கால் குறைவாகவும், ஆர்டினல் எண்ணை இரண்டாகவும் கொண்டுள்ளது.

இவ்வாறு, சிதைவின் போது, ​​ஒரு உறுப்பு பெறப்படுகிறது, இது கால அட்டவணையில் அசல் உடன் ஒப்பிடும்போது இடதுபுறத்தில் இரண்டு செல்கள் இடத்தைப் பிடித்துள்ளது: (8.14)

சிதைவின் போது, ​​நியூக்ளியஸில் உள்ள நியூட்ரான்களில் ஒன்று எலக்ட்ரான் மற்றும் ஆன்டிநியூட்ரினோ (-சிதைவு) உமிழ்வுடன் புரோட்டானாக மாறுகிறது. சிதைவின் விளைவாக, கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கை மாறாமல் உள்ளது. எனவே, வெகுஜன எண் மாறாது, வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒரு ஐசோபாரை மற்றொன்றாக மாற்றுவது நிகழ்கிறது. இருப்பினும், மகள் கருவின் மின்னழுத்தம் மற்றும் அதன் அணு எண் மாறுகிறது. சிதைவின் போது, ​​நியூட்ரான் புரோட்டானாக மாறும்போது, ​​அணு எண் ஒன்று அதிகரிக்கிறது, அதாவது. இந்த வழக்கில், ஒரு உறுப்பு தோன்றும், இது கால அட்டவணையில் அசல் ஒன்றை ஒப்பிடும்போது வலதுபுறமாக ஒரு கலத்தால் மாற்றப்படுகிறது:

சிதைவின் போது, ​​ஒரு புரோட்டான் நியூட்ரானாக மாறும் போது, ​​அணு எண் ஒன்று குறைகிறது, மேலும் புதிதாக உருவாகும் உறுப்பு கால அட்டவணையில் ஒரு கலத்தை இடதுபுறமாக மாற்றுகிறது:

வெளிப்பாடுகளில் (8.14) - (8.16) எக்ஸ்- தாய்வழி மையத்தின் சின்னம், ஒய்- மகள் கருவின் சின்னம்; - ஹீலியம் நியூக்ளியஸ், மற்றும் - முறையே எலக்ட்ரானின் குறியீட்டு பெயர்கள் ஏ= 0 மற்றும் Z= –1, மற்றும் ஒரு பாசிட்ரான், இதற்கு ஏ= 0 மற்றும் Z=+1.

இயற்கையாகவே கதிரியக்க கருக்கள் உருவாகின்றன மூன்று கதிரியக்க குடும்பங்கள் , அழைக்கப்பட்டது யுரேனியம் குடும்பம் (), தோரியம் குடும்பம் ()மற்றும் கடல் அனிமோன் குடும்பம் (). அவர்கள் நீண்ட அரை ஆயுள் கொண்ட நீண்ட கால ஐசோடோப்புகளிலிருந்து தங்கள் பெயர்களைப் பெற்றனர். அனைத்து குடும்பங்களும் α− மற்றும் β− சிதைவுகளுக்குப் பிறகு ஈய ஐசோடோப்புகளின் நிலையான கருக்களில் முடிவடைகின்றன - , மற்றும். நெப்டியூனியம் குடும்பம், டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமம் நெப்டியூனியத்தில் தொடங்கி, செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்பட்டு ஐசோடோப்பு பிஸ்மத்தில் முடிவடைகிறது.

ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு அணுக்கரு, கருவின் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் செயல்படும் மற்றும் அழைக்கப்படும் குறிப்பிட்ட சக்திகளால் ஒற்றை முழுமையாகும். அணுக்கரு.அணுசக்தி சக்திகள் மிகப் பெரிய மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்பது சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, இது புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான மின்னியல் விரட்டும் சக்திகளைக் காட்டிலும் அதிகம். நியூக்ளியஸில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கூலம்ப் விரட்டும் சக்திகளால் செய்யப்படும் வேலையை விட அதிகமாக உள்ளது என்பதில் இது வெளிப்படுகிறது. அணுசக்திகளின் முக்கிய அம்சங்களைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

1. அணு சக்திகள் ஆகும் குறுகிய தூர கவர்ச்சிகரமான சக்திகள் . அவை 10-15 மீ வரிசையின் உட்கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே மிகச் சிறிய தூரத்தில் மட்டுமே தோன்றும் (1.5 - 2.2)·10-15 மீ வரிசையின் தூரம் அணுசக்திகளின் செயல் ஆரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது; அதன் அதிகரிப்புடன் , அணு சக்திகள் விரைவில் குறையும். (2-3) மீ வரிசையின் தொலைவில், நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான அணுக்கரு தொடர்பு நடைமுறையில் இல்லை.

2. அணுசக்திகளுக்கு சொத்து உள்ளது செறிவூட்டல், அந்த. ஒவ்வொரு நியூக்ளியோனும் குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுடன் மட்டுமே தொடர்பு கொள்கிறது. அணுசக்திகளின் இந்த இயல்பு சார்ஜ் எண்ணில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றலின் தோராயமான நிலைத்தன்மையில் வெளிப்படுகிறது. ஏ>40. உண்மையில், செறிவூட்டல் இல்லை என்றால், குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கையுடன் அதிகரிக்கும்.

3. அணுசக்திகளின் ஒரு அம்சமும் அவர்களுடையது சார்ஜ் சுதந்திரம் , அதாவது அவை நியூக்ளியோன்களின் கட்டணத்தைச் சார்ந்து இல்லை, எனவே புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையிலான அணுக்கரு தொடர்புகள் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். அணுசக்திகளின் சார்ஜ் சுதந்திரம் பிணைப்பு ஆற்றல்களின் ஒப்பீடு மூலம் தெரியும் கண்ணாடி கோர்கள் . நியூக்ளியோன்களின் மொத்த எண்ணிக்கை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் ஒன்றில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை மற்றொன்றில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும் கருக்களுக்கு இது பெயர். எடுத்துக்காட்டாக, ஹீலியம் மற்றும் கனரக ஹைட்ரஜன் - ட்ரிடியம் கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்கள் முறையே 7.72 MeVமற்றும் 8.49 MeV. இந்த கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்களில் உள்ள வேறுபாடு, 0.77 MeV க்கு சமமானது, கருவில் உள்ள இரண்டு புரோட்டான்களின் கூலம்ப் விரட்டலின் ஆற்றலுக்கு ஒத்திருக்கிறது. இந்த மதிப்பு க்கு சமமாக இருக்கும் என்று வைத்துக் கொண்டால், சராசரி தூரம் என்பதைக் கண்டறியலாம் ஆர்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களுக்கு இடையே 1.9·10 -15 மீ ஆகும், இது அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

4. அணு சக்திகள் மையமாக இல்லை மற்றும் ஊடாடும் நியூக்ளியோன்களின் சுழல்களின் பரஸ்பர நோக்குநிலையைச் சார்ந்தது. ஆர்த்தோ- மற்றும் பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளால் நியூட்ரான் சிதறலின் வேறுபட்ட தன்மையால் இது உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு ஆர்த்தோஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில், இரண்டு புரோட்டான்களின் சுழலும் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்கும், அதே சமயம் ஒரு பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில் அவை இணையாக இருக்கும். பாராஹைட்ரஜனில் நியூட்ரான் சிதறல் ஆர்த்தோஹைட்ரஜனில் சிதறுவதை விட 30 மடங்கு அதிகமாக இருப்பதாக சோதனைகள் காட்டுகின்றன.

பல்வேறு அணுகுமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டாலும், அணுசக்திகளின் சிக்கலான தன்மையானது அணுசக்தி தொடர்புகளின் ஒற்றை, நிலையான கோட்பாட்டை உருவாக்க அனுமதிக்காது. 1935 இல் அவர் முன்மொழிந்த ஜப்பானிய இயற்பியலாளர் எச்.யுகாவாவின் கருதுகோளின் படி, அணுசக்திகள் பரிமாற்றத்தால் ஏற்படுகின்றன - மீசோன்கள், அதாவது. அடிப்படைத் துகள்கள், அதன் நிறை நியூக்ளியோன்களின் வெகுஜனத்தை விட தோராயமாக 7 மடங்கு குறைவாக இருக்கும். இந்த மாதிரியின் படி, நேரத்தில் ஒரு நியூக்ளியன் மீ- மீசான் நிறை) ஒரு மீசானை வெளியிடுகிறது, இது ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமான வேகத்தில் நகரும், தூரத்தை உள்ளடக்கியது , அதன் பிறகு அது இரண்டாவது நியூக்ளியோனால் உறிஞ்சப்படுகிறது. இதையொட்டி, இரண்டாவது நியூக்ளியோன் ஒரு மீசனையும் வெளியிடுகிறது, இது முதலில் உறிஞ்சப்படுகிறது. எச். யுகாவாவின் மாதிரியில், நியூக்ளியோன்கள் தொடர்பு கொள்ளும் தூரம் மீசான் பாதை நீளத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது சுமார் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. மீமற்றும் அளவின் வரிசையில் அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான பரிமாற்ற தொடர்புகளின் பரிசீலனைக்கு வருவோம். நேர்மறை, எதிர்மறை மற்றும் நடுநிலை மீசோன்கள் உள்ளன. சார்ஜ் - அல்லது - மீசான்களின் மாடுலஸ் எண்ரீதியாக அடிப்படை மின்னூட்டத்திற்கு சமம் இ. சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மீசான்களின் நிறை ஒரே மாதிரியாகவும் சமமாகவும் இருக்கும் (140 MeV), மீசன் நிறை 264 (135 MeV) மின்னூட்டம் மற்றும் நடுநிலை மீசான்கள் இரண்டின் சுழலும் 0. மூன்று துகள்களும் நிலையற்றவை. மீசான்களின் ஆயுட்காலம் 2.6 ஆகும் உடன், - மீசன் – 0.8·10 -16 உடன். நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தொடர்பு பின்வரும் திட்டங்களில் ஒன்றின் படி மேற்கொள்ளப்படுகிறது:

(22.7)
1. நியூக்ளியோன்கள் மீசான்களை மாற்றுகின்றன:

இந்த வழக்கில், புரோட்டான் ஒரு மீசானை வெளியிடுகிறது, இது நியூட்ரானாக மாறுகிறது. மீசான் ஒரு நியூட்ரானால் உறிஞ்சப்படுகிறது, அதன் விளைவாக ஒரு புரோட்டானாக மாறுகிறது, பின்னர் அதே செயல்முறை எதிர் திசையில் நிகழ்கிறது. இவ்வாறு, ஊடாடும் நியூக்ளியோன்கள் ஒவ்வொன்றும் நேரத்தின் ஒரு பகுதியை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிலையிலும், ஒரு பகுதியை நடுநிலை நிலையிலும் செலவிடுகின்றன.

2. நியூக்ளியோன்கள் பரிமாற்றம் - மீசான்கள்:

3. நியூக்ளியோன்கள் பரிமாற்றம் - மீசான்கள்:

. (22.10)

இந்த செயல்முறைகள் அனைத்தும் சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. குறிப்பாக, ஒரு நியூட்ரான் கற்றை ஹைட்ரஜன் வழியாக செல்லும் போது முதல் செயல்முறை உறுதி செய்யப்படுகிறது. நகரும் புரோட்டான்கள் கற்றைகளில் தோன்றும், மேலும் நடைமுறையில் ஓய்வெடுக்கும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை இலக்கில் கண்டறியப்படுகிறது.

கர்னல் மாதிரிகள்.அணுசக்திகளுக்கான கணிதச் சட்டம் இல்லாதது அணுக்கருவின் ஒருங்கிணைந்த கோட்பாட்டை உருவாக்க அனுமதிக்காது. அத்தகைய கோட்பாட்டை உருவாக்கும் முயற்சிகள் கடுமையான சிக்கல்களை எதிர்கொள்கின்றன. அவற்றில் சில இங்கே:

1. நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் செயல்படும் சக்திகள் பற்றிய அறிவு இல்லாமை.

2. குவாண்டம் பல-உடல் பிரச்சனையின் தீவிர சிக்கலான தன்மை (நிறை எண் கொண்ட கரு ஏஒரு அமைப்பாகும் ஏதொலைபேசி).

இந்த சிரமங்கள் அணு மாதிரிகளை உருவாக்கும் பாதையில் செல்ல நம்மை கட்டாயப்படுத்துகின்றன, இது ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான கணித வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு குறிப்பிட்ட அணு பண்புகளை விவரிக்க உதவுகிறது. இந்த மாதிரிகள் எதுவும் கருவைப் பற்றி முற்றிலும் துல்லியமான விளக்கத்தை கொடுக்க முடியாது. எனவே, நீங்கள் பல மாதிரிகள் பயன்படுத்த வேண்டும்.

கீழ் கர்னல் மாதிரி அணு இயற்பியலில் அவர்கள் உடல் மற்றும் கணித அனுமானங்களின் தொகுப்பைப் புரிந்துகொள்கிறார்கள், அதன் உதவியுடன் அணுசக்தி அமைப்பின் பண்புகளை கணக்கிட முடியும் ஏநியூக்ளியோன்கள். பல்வேறு அளவிலான சிக்கலான பல மாதிரிகள் முன்மொழியப்பட்டு உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. அவற்றில் மிகவும் பிரபலமானவற்றை மட்டுமே நாங்கள் கருத்தில் கொள்வோம்.

மையத்தின் ஹைட்ரோடைனமிக் (டிரிப்) மாதிரி 1939 இல் உருவாக்கப்பட்டது. N. Bohr மற்றும் சோவியத் விஞ்ஞானி J. Frenkel. நியூக்ளியஸில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் அதிக அடர்த்தி மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான மிகவும் வலுவான தொடர்பு காரணமாக, தனிப்பட்ட நியூக்ளியோன்களின் சுயாதீன இயக்கம் சாத்தியமற்றது மற்றும் கருவானது அடர்த்தியுடன் கூடிய சார்ஜ் செய்யப்பட்ட திரவத்தின் ஒரு துளி ஆகும் என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில் இது அமைந்துள்ளது. ஒரு சாதாரண துளி திரவத்தைப் போலவே, மையத்தின் மேற்பரப்பு ஊசலாடும். அதிர்வுகளின் வீச்சு போதுமானதாக இருந்தால், அணுக்கரு பிளவு செயல்முறை ஏற்படுகிறது. துளி மாதிரியானது கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் பிணைப்பு ஆற்றலுக்கான சூத்திரத்தைப் பெறுவதை சாத்தியமாக்கியது மற்றும் சில அணுக்கரு எதிர்வினைகளின் பொறிமுறையை விளக்கியது. இருப்பினும், இந்த மாதிரியானது அணுக்கருக்களின் பெரும்பாலான தூண்டுதல் நிறமாலை மற்றும் சிலவற்றின் சிறப்பு நிலைத்தன்மையை விளக்கவில்லை. ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியானது மையத்தின் உள் கட்டமைப்பின் சாரத்தை தோராயமாக பிரதிபலிக்கிறது என்பதே இதற்குக் காரணம்.

கர்னலின் ஷெல் மாதிரி 1940-1950 இல் அமெரிக்க இயற்பியலாளர் எம். கெப்பர்ட் - மேயர் மற்றும் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் எச். ஜென்சன் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்டது. ஒவ்வொரு நியூக்ளியோனும் சில சராசரி சாத்தியமான புலத்தில் (கருவின் மீதமுள்ள நியூக்ளியோன்களால் நன்கு உருவாக்கப்பட்ட சாத்தியக்கூறுகள். ஷெல் மாதிரியின் கட்டமைப்பிற்குள், செயல்பாடு கணக்கிடப்படவில்லை, ஆனால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டால், அதனுடன் சிறந்த ஒப்பந்தம் ஆகும். சோதனை தரவு அடைய முடியும்.

சாத்தியமான கிணற்றின் ஆழம் பொதுவாக ~ (40-50) MeVமற்றும் கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கையைச் சார்ந்து இல்லை. குவாண்டம் கோட்பாட்டின் படி, ஒரு துறையில் உள்ள நியூக்ளியோன்கள் குறிப்பிட்ட தனி ஆற்றல் மட்டங்களில் உள்ளன. சராசரி சாத்தியமான துறையில் நியூக்ளியோன்களின் சுயாதீன இயக்கம் பற்றிய ஷெல் மாதிரியை உருவாக்கியவர்களின் முக்கிய அனுமானம் ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியின் உருவாக்குநர்களின் அடிப்படை விதிகளுடன் முரண்படுகிறது. எனவே, ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியால் நன்கு விவரிக்கப்பட்ட மையத்தின் பண்புகள் (உதாரணமாக, பிணைப்பு ஆற்றலின் மதிப்பு), ஷெல் மாதிரியின் கட்டமைப்பிற்குள் விளக்கப்பட முடியாது, மற்றும் நேர்மாறாகவும்.

பொதுவான கர்னல் மாதிரி , 1950-1953 இல் உருவாக்கப்பட்டது, ஹைட்ரோடினமிக் மற்றும் ஷெல் மாதிரிகளை உருவாக்கியவர்களின் முக்கிய விதிகளை ஒருங்கிணைக்கிறது. பொதுமைப்படுத்தப்பட்ட மாதிரியில், கருவானது ஒரு உள் நிலையான பகுதியைக் கொண்டுள்ளது என்று கருதப்படுகிறது - கோர், இது நிரப்பப்பட்ட ஓடுகளின் நியூக்ளியோன்களால் உருவாகிறது, மேலும் மையத்தின் நியூக்ளியோன்களால் உருவாக்கப்பட்ட புலத்தில் நகரும் வெளிப்புற நியூக்ளியோன்கள். இது சம்பந்தமாக, மையத்தின் இயக்கம் ஒரு ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியாலும், வெளிப்புற நியூக்ளியோன்களின் இயக்கம் ஷெல் மாதிரியாலும் விவரிக்கப்படுகிறது. வெளிப்புற நியூக்ளியோன்களுடனான தொடர்பு காரணமாக, மையமானது சிதைக்கப்படலாம், மேலும் மையமானது சிதைவு அச்சுக்கு செங்குத்தாக ஒரு அச்சில் சுழலும். பொதுவான மாதிரியானது அணுக்கருக்களின் சுழற்சி மற்றும் அதிர்வு நிறமாலையின் முக்கிய அம்சங்களையும், அவற்றில் சிலவற்றின் நான்குமுனை மின் கணத்தின் உயர் மதிப்புகளையும் விளக்கியது.

முக்கிய நிகழ்வுகளை நாங்கள் கருத்தில் கொண்டோம், அதாவது. விளக்கமான, கர்னல் மாதிரிகள். இருப்பினும், அணுக்கருவின் பண்புகள் மற்றும் கட்டமைப்பை நிர்ணயிக்கும் அணுக்கரு இடைவினைகளின் தன்மையை முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ள, அணுக்கருவை ஊடாடும் நியூக்ளியோன்களின் அமைப்பாகக் கருதும் ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்குவது அவசியம்.

ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு அணுக்கரு, கருவின் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் செயல்படும் மற்றும் அழைக்கப்படும் குறிப்பிட்ட சக்திகளால் ஒற்றை முழுமையாகும். அணுக்கரு.அணுசக்தி சக்திகள் மிகப் பெரிய மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்பது சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, இது புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான மின்னியல் விரட்டும் சக்திகளைக் காட்டிலும் அதிகம். நியூக்ளியஸில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கூலம்ப் விரட்டும் சக்திகளால் செய்யப்படும் வேலையை விட அதிகமாக உள்ளது என்பதில் இது வெளிப்படுகிறது. முக்கியமாகப் பார்ப்போம் அணு சக்திகளின் அம்சங்கள்.

1. அணு சக்திகள் ஆகும் குறுகிய தூர கவர்ச்சிகரமான சக்திகள் . அவை 10 –15 மீ வரிசையின் உட்கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் மிகச் சிறிய தூரத்தில் மட்டுமே தோன்றும் (1.5 – 2.2) 10 –15 மீ வரிசையின் தூரம் அணு சக்திகளின் வரம்பு, அதன் அதிகரிப்புடன், அணு சக்திகள் விரைவாக குறைகின்றன. (2-3) மீ வரிசையின் தொலைவில், நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான அணுக்கரு தொடர்பு நடைமுறையில் இல்லை.

2. அணுசக்திகளுக்கு சொத்து உள்ளது செறிவூட்டல், அந்த. ஒவ்வொரு நியூக்ளியோனும் குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுடன் மட்டுமே தொடர்பு கொள்கிறது. அணுசக்திகளின் இந்த இயல்பு சார்ஜ் எண்ணில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றலின் தோராயமான நிலைத்தன்மையில் வெளிப்படுகிறது. ஏ>40. உண்மையில், செறிவூட்டல் இல்லை என்றால், குறிப்பிட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கையுடன் அதிகரிக்கும்.

3. அணுசக்திகளின் ஒரு அம்சமும் அவர்களுடையது சார்ஜ் சுதந்திரம் , அதாவது அவை நியூக்ளியோன்களின் கட்டணத்தைச் சார்ந்து இல்லை, எனவே புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையிலான அணுக்கரு தொடர்புகள் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். அணுசக்திகளின் சார்ஜ் சுதந்திரம் பிணைப்பு ஆற்றல்களின் ஒப்பீடு மூலம் தெரியும் கண்ணாடி கோர்கள் . நியூக்ளியோன்களின் மொத்த எண்ணிக்கை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் ஒன்றில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை மற்றொன்றில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும் கருக்களுக்கு இது பெயர். எடுத்துக்காட்டாக, ஹீலியம் மற்றும் கனரக ஹைட்ரஜன் - ட்ரிடியம் கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்கள் முறையே 7.72 MeVமற்றும் 8.49 MeV. இந்த கருக்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்களில் உள்ள வேறுபாடு, 0.77 MeV க்கு சமமானது, கருவில் உள்ள இரண்டு புரோட்டான்களின் கூலம்ப் விரட்டலின் ஆற்றலுக்கு ஒத்திருக்கிறது. இந்த மதிப்பு க்கு சமமாக இருக்கும் என்று வைத்துக் கொண்டால், சராசரி தூரம் என்பதைக் கண்டறியலாம் ஆர்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களுக்கு இடையே 1.9·10 -15 மீ ஆகும், இது அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

4. அணு சக்திகள் மையமாக இல்லை மற்றும் ஊடாடும் நியூக்ளியோன்களின் சுழல்களின் பரஸ்பர நோக்குநிலையைச் சார்ந்தது. ஆர்த்தோ- மற்றும் பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளால் நியூட்ரான் சிதறலின் வேறுபட்ட தன்மையால் இது உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு ஆர்த்தோஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில், இரண்டு புரோட்டான்களின் சுழலும் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்கும், அதே சமயம் ஒரு பாராஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில் அவை இணையாக இருக்கும். பாராஹைட்ரஜனில் நியூட்ரான் சிதறல் ஆர்த்தோஹைட்ரஜனில் சிதறுவதை விட 30 மடங்கு அதிகமாக இருப்பதாக சோதனைகள் காட்டுகின்றன.

பல்வேறு அணுகுமுறைகள் முன்மொழியப்பட்டாலும், அணுசக்திகளின் சிக்கலான தன்மையானது அணுசக்தி தொடர்புகளின் ஒற்றை, நிலையான கோட்பாட்டை உருவாக்க அனுமதிக்காது. ஜப்பானிய இயற்பியலாளர் எச்.யுகாவா (1907-1981) கருதுகோளின் படி, அவர் 1935 இல் முன்மொழிந்தார், அணுசக்தி சக்திகள் பரிமாற்றத்தால் ஏற்படுகின்றன - மீசோன்கள், அதாவது. அடிப்படைத் துகள்கள், அதன் நிறை நியூக்ளியோன்களின் வெகுஜனத்தை விட தோராயமாக 7 மடங்கு குறைவாக இருக்கும். இந்த மாதிரியின் படி, நேரத்தில் ஒரு நியூக்ளியன் மீ- மீசான் நிறை) ஒரு மீசானை வெளியிடுகிறது, இது ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமான வேகத்தில் நகரும், தூரத்தை உள்ளடக்கியது , அதன் பிறகு அது இரண்டாவது நியூக்ளியோனால் உறிஞ்சப்படுகிறது. இதையொட்டி, இரண்டாவது நியூக்ளியோன் ஒரு மீசனையும் வெளியிடுகிறது, இது முதலில் உறிஞ்சப்படுகிறது. எச். யுகாவாவின் மாதிரியில், நியூக்ளியோன்கள் தொடர்பு கொள்ளும் தூரம் மீசான் பாதை நீளத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது சுமார் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. மீமற்றும் அளவின் வரிசையில் அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் ஆரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான பரிமாற்ற தொடர்புகளின் பரிசீலனைக்கு வருவோம். நேர்மறை, எதிர்மறை மற்றும் நடுநிலை மீசோன்கள் உள்ளன. சார்ஜ் - அல்லது - மீசான்களின் மாடுலஸ் எண்ரீதியாக அடிப்படை மின்னூட்டத்திற்கு சமம் இ . சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மீசான்களின் நிறை ஒரே மாதிரியாகவும் சமமாகவும் இருக்கும் (140 MeV), மீசன் நிறை 264 (135 MeV) மின்னூட்டம் மற்றும் நடுநிலை மீசான்கள் இரண்டின் சுழலும் 0. மூன்று துகள்களும் நிலையற்றவை. மீசான்களின் ஆயுட்காலம் 2.6 ஆகும் உடன், - மீசன் – 0.8·10 -16 உடன். நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தொடர்பு பின்வரும் திட்டங்களில் ஒன்றின் படி மேற்கொள்ளப்படுகிறது:

1. நியூக்ளியோன்கள் மீசான்களை பரிமாறிக் கொள்கின்றன: . (22.8)

இந்த வழக்கில், புரோட்டான் ஒரு மீசானை வெளியிடுகிறது, இது நியூட்ரானாக மாறுகிறது. மீசான் ஒரு நியூட்ரானால் உறிஞ்சப்படுகிறது, அதன் விளைவாக ஒரு புரோட்டானாக மாறுகிறது, பின்னர் அதே செயல்முறை எதிர் திசையில் நிகழ்கிறது. இவ்வாறு, ஊடாடும் நியூக்ளியோன்கள் ஒவ்வொன்றும் நேரத்தின் ஒரு பகுதியை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிலையிலும், ஒரு பகுதியை நடுநிலை நிலையிலும் செலவிடுகின்றன.

2. நியூக்ளியோன்கள் பரிமாற்றம் - மீசான்கள்:

3. நியூக்ளியோன்கள் பரிமாற்றம் - மீசான்கள்:

, (22.10)

இந்த செயல்முறைகள் அனைத்தும் சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. குறிப்பாக, ஒரு நியூட்ரான் கற்றை ஹைட்ரஜன் வழியாக செல்லும் போது முதல் செயல்முறை உறுதி செய்யப்படுகிறது. நகரும் புரோட்டான்கள் கற்றைகளில் தோன்றும், மேலும் நடைமுறையில் ஓய்வெடுக்கும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை இலக்கில் கண்டறியப்படுகிறது.

கர்னல் மாதிரிகள்.கீழ் கர்னல் மாதிரி அணு இயற்பியலில் அவர்கள் உடல் மற்றும் கணித அனுமானங்களின் தொகுப்பைப் புரிந்துகொள்கிறார்கள், அதன் உதவியுடன் அணுசக்தி அமைப்பின் பண்புகளை கணக்கிட முடியும் ஏநியூக்ளியோன்கள்.

மையத்தின் ஹைட்ரோடைனமிக் (டிரிப்) மாதிரிநியூக்ளியஸில் நியூக்ளியோன்களின் அதிக அடர்த்தி மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான மிகவும் வலுவான தொடர்பு காரணமாக, தனிப்பட்ட நியூக்ளியோன்களின் சுயாதீன இயக்கம் சாத்தியமற்றது மற்றும் கருவானது அடர்த்தியுடன் கூடிய சார்ஜ் செய்யப்பட்ட திரவத்தின் ஒரு துளியாகும் என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில் இது அமைந்துள்ளது. .

கர்னலின் ஷெல் மாதிரிஒவ்வொரு நியூக்ளியோனும் சில சராசரி சாத்தியமான புலத்தில் (கருவின் மீதமுள்ள நியூக்ளியோன்களால் நன்கு உருவாக்கப்பட்ட சாத்தியக்கூறுகள்) மற்றவற்றிலிருந்து சுயாதீனமாக நகரும் என்று அது கருதுகிறது.

பொதுவான கர்னல் மாதிரி, ஹைட்ரோடைனமிக் மற்றும் ஷெல் மாதிரிகளை உருவாக்கியவர்களின் முக்கிய விதிகளை ஒருங்கிணைக்கிறது. பொதுமைப்படுத்தப்பட்ட மாதிரியில், கருவானது ஒரு உள் நிலையான பகுதியைக் கொண்டுள்ளது என்று கருதப்படுகிறது - கோர், இது நிரப்பப்பட்ட ஓடுகளின் நியூக்ளியோன்களால் உருவாகிறது, மேலும் மையத்தின் நியூக்ளியோன்களால் உருவாக்கப்பட்ட புலத்தில் நகரும் வெளிப்புற நியூக்ளியோன்கள். இது சம்பந்தமாக, மையத்தின் இயக்கம் ஒரு ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியாலும், வெளிப்புற நியூக்ளியோன்களின் இயக்கம் ஷெல் மாதிரியாலும் விவரிக்கப்படுகிறது. வெளிப்புற நியூக்ளியோன்களுடனான தொடர்பு காரணமாக, மையமானது சிதைக்கப்படலாம், மேலும் மையமானது சிதைவு அச்சுக்கு செங்குத்தாக ஒரு அச்சில் சுழலும்.

26. அணுக்கருக்களின் பிளவு எதிர்வினைகள். அணு ஆற்றல்.

அணு எதிர்வினைகள்அணுக்கருக்கள் ஒன்றுக்கொன்று அல்லது பிற அணுக்கருக்கள் அல்லது அடிப்படைத் துகள்களுடன் தொடர்புகொள்வதால் ஏற்படும் மாற்றங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அணுசக்தி எதிர்வினை பற்றிய முதல் செய்தி ஈ. ரதர்ஃபோர்டுக்கு சொந்தமானது. 1919 ஆம் ஆண்டில், நைட்ரஜன் வாயு வழியாக துகள்கள் செல்லும்போது, ​​​​அவற்றில் சில உறிஞ்சப்பட்டு, புரோட்டான்கள் ஒரே நேரத்தில் வெளியேற்றப்படுகின்றன என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். வடிவத்தின் அணுக்கரு எதிர்வினையின் விளைவாக நைட்ரஜன் கருக்கள் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களாக மாற்றப்பட்டன என்று ரூதர்ஃபோர்ட் முடிவு செய்தார்:

, (22.11)

எங்கே − என்பது ஒரு துகள்; - புரோட்டான் (ஹைட்ரஜன்).

அணுசக்தி எதிர்வினையின் முக்கியமான அளவுரு அதன் ஆற்றல் விளைச்சல் ஆகும், இது சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

(22.12)

எதிர்வினைக்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள துகள்களின் மீதமுள்ள வெகுஜனங்களின் கூட்டுத்தொகை இங்கே மற்றும். ஆற்றல் உறிஞ்சுதலுடன் அணுசக்தி எதிர்வினைகள் நிகழும்போது, ​​அதனால்தான் அவை அழைக்கப்படுகின்றன உட்புற வெப்ப, மற்றும் எப்போது - ஆற்றல் வெளியீட்டுடன். இந்த வழக்கில் அவர்கள் அழைக்கப்படுகிறார்கள் வெளிப்புற வெப்ப.

எந்தவொரு அணுக்கரு எதிர்வினையிலும், பின்வருபவை எப்போதும் பூர்த்தி செய்யப்படுகின்றன: பாதுகாப்பு சட்டங்கள் :

− மின் கட்டணம்;

- நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கை;

- ஆற்றல்;

- உந்துவிசை.

முதல் இரண்டு சட்டங்கள் அணுக்கரு எதிர்வினைகளை சரியாக எழுத அனுமதிக்கின்றன, எதிர்வினையில் ஈடுபட்டுள்ள துகள்களில் ஒன்று அல்லது அதன் தயாரிப்புகளில் ஒன்று தெரியவில்லை. ஆற்றல் மற்றும் வேகத்தைப் பாதுகாக்கும் விதிகளைப் பயன்படுத்தி, எதிர்வினை செயல்பாட்டின் போது உருவாகும் துகள்களின் இயக்க ஆற்றல்களையும், அவற்றின் அடுத்தடுத்த இயக்கத்தின் திசைகளையும் தீர்மானிக்க முடியும்.

எண்டோடெர்மிக் எதிர்வினைகளை வகைப்படுத்த, கருத்து அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது வாசல் இயக்க ஆற்றல் , அல்லது அணு எதிர்வினை வரம்பு , அந்த. ஒரு சம்பவத் துகளின் மிகக் குறைந்த இயக்க ஆற்றல் (இலக்குக் கரு ஓய்வில் இருக்கும் குறிப்புச் சட்டத்தில்) அணுக்கரு எதிர்வினை சாத்தியமாகும். ஆற்றல் மற்றும் உந்தத்தின் பாதுகாப்பு விதியிலிருந்து, அணுக்கரு எதிர்வினையின் நுழைவு ஆற்றல் சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது:

. (22.13)

அணுக்கரு வினையின் ஆற்றல் இங்கே உள்ளது (7.12); நிலையான மையத்தின் நிறை - இலக்கு; கருவில் உள்ள துகள் சம்பவத்தின் நிறை.

பிளவு எதிர்வினைகள். 1938 ஆம் ஆண்டில், ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகளான ஓ. ஹான் மற்றும் எஃப். ஸ்ட்ராஸ்மேன் ஆகியோர் யுரேனியத்தை நியூட்ரான்களால் தாக்கும் போது, ​​சில சமயங்களில் அசல் யுரேனியம் அணுக்கருவை விட தோராயமாக பாதி அளவு கருக்கள் தோன்றும் என்பதைக் கண்டுபிடித்தனர். இந்த நிகழ்வு அழைக்கப்பட்டது அணு பிளவு.

இது முதல் அணுக்கரு உருமாற்ற வினையை சோதனை ரீதியாக அனுசரிக்கப்பட்டது. யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் சாத்தியமான பிளவு எதிர்வினைகளில் ஒன்று:

அணுக்கரு பிளவு செயல்முறை ~10 -12 வினாடிகளில் மிக விரைவாக செல்கிறது. (22.14) போன்ற எதிர்வினையின் போது வெளியிடப்படும் ஆற்றல் யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் பிளவு நிகழ்விற்கு தோராயமாக 200 MeV ஆகும்.

பொதுவாக, யுரேனியம்-235 அணுக்கருவின் பிளவு வினையை இவ்வாறு எழுதலாம்:

+ நியூட்ரான்கள் . (22.15)

அணுக்கருவின் ஹைட்ரோடினமிக் மாதிரியின் கட்டமைப்பிற்குள் பிளவு வினையின் பொறிமுறையை விளக்கலாம். இந்த மாதிரியின்படி, ஒரு நியூட்ரான் யுரேனியம் அணுக்கருவால் உறிஞ்சப்படும்போது, ​​அது உற்சாகமான நிலைக்குச் செல்கிறது (படம் 22.2).

நியூட்ரானின் உறிஞ்சுதலின் காரணமாக அணுக்கரு பெறும் அதிகப்படியான ஆற்றல் நியூக்ளியோன்களின் தீவிர இயக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இதன் விளைவாக, கரு சிதைக்கப்படுகிறது, இது குறுகிய தூர அணுசக்தி தொடர்பு பலவீனமடைவதற்கு வழிவகுக்கிறது. கருவின் தூண்டுதல் ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலை விட அதிகமாக இருந்தால் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் , பின்னர் புரோட்டான்களின் மின்னியல் விலக்கத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் கரு இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிந்து, உமிழ்கிறது பிளவு நியூட்ரான்கள் . நியூட்ரானை உறிஞ்சும் போது ஏற்படும் தூண்டுதல் ஆற்றல் செயல்படுத்தும் ஆற்றலை விட குறைவாக இருந்தால், அணுக்கரு அடையாது.

பிளவுபடுதலின் முக்கியமான நிலை மற்றும், ஒரு குவாண்டத்தை வெளியேற்றி, பிரதான நிலைக்குத் திரும்புகிறது

இயற்பியலில், "விசை" என்ற கருத்து, பொருளின் பகுதிகள் (மேக்ரோஸ்கோபிக் உடல்கள், அடிப்படை துகள்கள்) ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் இயற்பியல் புலங்களுடன் (மின்காந்த, ஈர்ப்பு) தொடர்பு உட்பட, ஒருவருக்கொருவர் பொருள் அமைப்புகளின் தொடர்பு அளவைக் குறிக்கிறது. மொத்தத்தில், இயற்கையில் நான்கு வகையான தொடர்புகள் அறியப்படுகின்றன: வலுவான, பலவீனமான, மின்காந்த மற்றும் ஈர்ப்பு, மற்றும் ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த வகை சக்தியைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றில் முதலாவது அணுக்கருக்களுக்குள் செயல்படும் அணுசக்திகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது.

கருக்களை ஒன்றிணைப்பது எது?

ஒரு அணுவின் கரு சிறியது, அதன் அளவு அணுவின் அளவை விட நான்கிலிருந்து ஐந்து அளவு சிறியது என்பது அனைவரும் அறிந்ததே. இது ஒரு தெளிவான கேள்வியை எழுப்புகிறது: இது ஏன் சிறியது? எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, சிறிய துகள்களால் ஆன அணுக்கள், அவை கொண்டிருக்கும் துகள்களை விட இன்னும் பெரியவை.

இதற்கு நேர்மாறாக, அணுக்கருக்கள் அவை தயாரிக்கப்படும் நியூக்ளியோன்களிலிருந்து (புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள்) அளவு வேறுபடுவதில்லை. இதற்கு ஏதாவது காரணம் உள்ளதா அல்லது தற்செயலானதா?

இதற்கிடையில், அணுக்கருக்களுக்கு அருகில் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்களை வைத்திருப்பது மின் சக்திகள் என்று அறியப்படுகிறது. கருவின் துகள்களை எந்த விசை அல்லது விசைகள் ஒன்றாக வைத்திருக்கின்றன? இந்த பணி அணுசக்திகளால் செய்யப்படுகிறது, இது வலுவான தொடர்புகளின் அளவீடு ஆகும்.

வலுவான அணுசக்தி

இயற்கையில் ஈர்ப்பு மற்றும் மின் சக்திகள் மட்டுமே இருந்தால், அதாவது. அன்றாட வாழ்வில் நாம் சந்திக்கும் போது, ​​அணுக்கருக்கள், பெரும்பாலும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட புரோட்டான்களைக் கொண்டவை, நிலையற்றதாக இருக்கும்: புரோட்டான்களை ஒன்றையொன்று தள்ளிவிடும் மின் சக்திகள், ஈர்ப்பு விசைகளை நண்பரிடம் இழுப்பதை விட பல மில்லியன் மடங்கு வலிமையானதாக இருக்கும். . அணு சக்திகள் மின் விரட்டலை விட வலுவான ஈர்ப்பை வழங்குகின்றன, இருப்பினும் அவற்றின் உண்மையான அளவின் நிழல் மட்டுமே கருவின் கட்டமைப்பில் வெளிப்படுகிறது. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் கட்டமைப்பை நாம் ஆய்வு செய்யும் போது, ​​வலுவான அணுசக்தி என்று அழைக்கப்படும் உண்மையான சாத்தியக்கூறுகளை நாம் காண்கிறோம். அணு சக்திகள் அதன் வெளிப்பாடு.

அணுக்கருவில் உள்ள இரண்டு எதிரெதிர் சக்திகள் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட புரோட்டான்களுக்கும் அணுக்கரு விசைக்கும் இடையே உள்ள மின் விரட்டல் என்று மேலே உள்ள படம் காட்டுகிறது, இது புரோட்டான்களை (மற்றும் நியூட்ரான்களை) ஒன்றாக ஈர்க்கிறது. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மிகவும் வேறுபட்டதாக இல்லாவிட்டால், இரண்டாவது சக்திகள் முதல் சக்தியை விட உயர்ந்தவை.

புரோட்டான்கள் அணுக்களின் ஒப்புமைகள், மற்றும் கருக்கள் மூலக்கூறுகளின் ஒப்புமைகளா?

அணுசக்தி எந்த துகள்களுக்கு இடையில் செயல்படுகிறது? முதலில், கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களுக்கு (புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள்) இடையே. இறுதியில், அவை ஒரு புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரான் உள்ளே இருக்கும் துகள்கள் (குவார்க்குகள், குளுவான்கள், ஆன்டிக்வார்க்குகள்) இடையேயும் செயல்படுகின்றன. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் உள்ளார்ந்த சிக்கலானவை என்பதை நாம் அங்கீகரிக்கும்போது இது ஆச்சரியமல்ல.

ஒரு அணுவில், சிறிய கருக்கள் மற்றும் சிறிய எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அளவுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் வெகு தொலைவில் உள்ளன, மேலும் அவற்றை ஒரு அணுவில் ஒன்றாக வைத்திருக்கும் மின் சக்திகள் மிகவும் எளிமையானவை. ஆனால் மூலக்கூறுகளில், அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரம் அணுக்களின் அளவோடு ஒப்பிடத்தக்கது, எனவே பிந்தையவற்றின் உள் சிக்கலானது செயல்பாட்டுக்கு வருகிறது. உள்-அணு மின் சக்திகளின் பகுதி இழப்பீடு காரணமாக ஏற்படும் மாறுபட்ட மற்றும் சிக்கலான சூழ்நிலை எலக்ட்ரான்கள் உண்மையில் ஒரு அணுவிலிருந்து மற்றொரு அணுவிற்கு நகரும் செயல்முறைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. இது அணுக்களை விட மூலக்கூறுகளின் இயற்பியலை மிகவும் வளமானதாகவும் சிக்கலானதாகவும் ஆக்குகிறது. அதேபோல், ஒரு கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையிலான தூரம் அவற்றின் அளவுடன் ஒப்பிடத்தக்கது - மேலும் மூலக்கூறுகளைப் போலவே, கருக்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் அணுசக்தி சக்திகளின் பண்புகள் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எளிய ஈர்ப்பை விட மிகவும் சிக்கலானவை.

ஹைட்ரஜனைத் தவிர நியூட்ரான் இல்லாத கரு இல்லை

சில வேதியியல் தனிமங்களின் கருக்கள் நிலையானவை என்பது அறியப்படுகிறது, மற்றவற்றில் அவை தொடர்ந்து சிதைவடைகின்றன, மேலும் இந்த சிதைவின் வீதங்களின் வரம்பு மிகவும் விரிவானது. கருக்களில் நியூக்ளியோன்களை வைத்திருக்கும் சக்திகள் ஏன் செயல்படுவதை நிறுத்துகின்றன? அணுசக்திகளின் பண்புகளைப் பற்றிய எளிய கருத்தாக்கங்களிலிருந்து நாம் என்ன கற்றுக்கொள்ளலாம் என்பதைப் பார்ப்போம்.

ஒன்று, மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பு ஹைட்ரஜனைத் தவிர (ஒரே ஒரு புரோட்டானைக் கொண்டிருக்கும்) அனைத்து கருக்களிலும் நியூட்ரான்கள் உள்ளன; அதாவது நியூட்ரான்கள் இல்லாத பல புரோட்டான்கள் கொண்ட கரு இல்லை (கீழே உள்ள படத்தைப் பார்க்கவும்). எனவே புரோட்டான்கள் ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்ள உதவுவதில் நியூட்ரான்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன என்பது தெளிவாகிறது.

படத்தில். மேலே, ஒளி நிலையான அல்லது கிட்டத்தட்ட நிலையான கருக்கள் நியூட்ரானுடன் காட்டப்படுகின்றன. பிந்தையது, ட்ரிடியம் போன்றது, புள்ளியிடப்பட்ட கோட்டுடன் காட்டப்பட்டுள்ளது, அவை இறுதியில் சிதைவதைக் குறிக்கிறது. குறைந்த எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் கொண்ட பிற சேர்க்கைகள் ஒரு கருவை உருவாக்காது அல்லது மிகவும் நிலையற்ற கருக்களை உருவாக்காது. மேலும் இந்த பொருள்களில் சிலவற்றிற்கு அடிக்கடி வழங்கப்படும் மாற்றுப் பெயர்கள் சாய்வுகளில் காட்டப்படுகின்றன; எடுத்துக்காட்டாக, ஹீலியம்-4 கரு பெரும்பாலும் α துகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது 1890 களில் கதிரியக்கத்தின் ஆரம்ப ஆய்வுகளில் முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது கொடுக்கப்பட்ட பெயர்.

புரோட்டான் மேய்ப்பவர்களாக நியூட்ரான்கள்

மாறாக, புரோட்டான்கள் இல்லாமல் நியூட்ரான்களால் மட்டுமே செய்யப்பட்ட கரு இல்லை; ஆக்ஸிஜன் மற்றும் சிலிக்கான் போன்ற பெரும்பாலான ஒளிக்கருக்கள் தோராயமாக அதே எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளன (படம் 2). தங்கம் மற்றும் ரேடியம் போன்ற பெரிய நிறைகளைக் கொண்ட பெரிய கருக்கள் புரோட்டான்களை விட சற்று அதிக நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன.

இது இரண்டு விஷயங்களைக் கூறுகிறது:

1. புரோட்டான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்க நியூட்ரான்கள் தேவைப்படுவது மட்டுமல்லாமல், நியூட்ரான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கவும் புரோட்டான்கள் தேவை.

2. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மிகப் பெரியதாக இருந்தால், சில கூடுதல் நியூட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் புரோட்டான்களின் மின் விரட்டுதலை ஈடுகட்ட வேண்டும்.

கடைசி அறிக்கை கீழே உள்ள படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

மேலே உள்ள படம் P (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) மற்றும் N (நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை) ஆகியவற்றின் செயல்பாடாக நிலையான மற்றும் கிட்டத்தட்ட நிலையான அணுக்கருக்களைக் காட்டுகிறது. கருப்பு புள்ளிகளுடன் காட்டப்படும் கோடு நிலையான கருக்களை குறிக்கிறது. கருப்புக் கோட்டிலிருந்து மேலே அல்லது கீழே எந்த மாற்றமும் கருக்களின் ஆயுட்காலம் குறைவதைக் குறிக்கிறது - அதன் அருகில் கருக்களின் ஆயுள் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் அல்லது அதற்கு மேற்பட்டது, நீங்கள் நீலம், பழுப்பு அல்லது மஞ்சள் பகுதிகளுக்குச் செல்லும்போது (வெவ்வேறு வண்ணங்கள் வெவ்வேறு வழிமுறைகளுக்கு ஒத்திருக்கும். அணுச் சிதைவு) அவர்களின் ஆயுட்காலம் ஒரு வினாடியின் ஒரு பகுதி வரை குறுகிய மற்றும் குறுகியதாகிறது.

நிலையான கருக்கள் சிறிய P மற்றும் N க்கு தோராயமாக சமமாக P மற்றும் N ஐக் கொண்டிருப்பதைக் கவனியுங்கள், ஆனால் N படிப்படியாக P ஐ விட ஒன்றரை மடங்கு அதிகமாகிறது. நிலையான மற்றும் நீண்டகால நிலையற்ற அணுக்கருக்களின் குழு 82 வரை P இன் அனைத்து மதிப்புகளுக்கும் மிகவும் குறுகிய குழுவில் உள்ளது என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ளவும். பெரிய எண்ணிக்கையில், அறியப்பட்ட கருக்கள் கொள்கையளவில் நிலையற்றவை (அவை மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக இருக்கலாம் என்றாலும். ) வெளிப்படையாக, இந்தப் பகுதியில் நியூட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் கருக்களில் புரோட்டான்களை நிலைப்படுத்துவதற்கு மேலே குறிப்பிட்டுள்ள பொறிமுறையானது 100% பயனுள்ளதாக இல்லை.

ஒரு அணுவின் அளவு அதன் எலக்ட்ரான்களின் வெகுஜனத்தை எவ்வாறு சார்ந்துள்ளது?

பரிசீலனையில் உள்ள சக்திகள் அணுக்கருவின் கட்டமைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன? அணுசக்திகள் முதன்மையாக அதன் அளவை பாதிக்கின்றன. அணுக்களுடன் ஒப்பிடும்போது கருக்கள் ஏன் மிகவும் சிறியவை? கண்டுபிடிக்க, புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் இரண்டையும் கொண்ட எளிய கருவுடன் ஆரம்பிக்கலாம்: இது ஹைட்ரஜனின் இரண்டாவது பொதுவான ஐசோடோப்பு, ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்ட ஒரு அணு (அனைத்து ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளையும் போல) மற்றும் ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு நியூட்ரானின் கரு. . இந்த ஐசோடோப்பு பெரும்பாலும் "டியூட்டீரியம்" என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதன் கரு (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்) சில நேரங்களில் "டியூட்டரோன்" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. டியூடெரானை ஒன்றாக வைத்திருப்பதை எவ்வாறு விளக்குவது? சரி, இது ஒரு சாதாரண ஹைட்ரஜன் அணுவிலிருந்து வேறுபட்டதல்ல என்று நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம், இதில் இரண்டு துகள்கள் (ஒரு புரோட்டான் மற்றும் எலக்ட்ரான்) உள்ளன.

படத்தில். ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவில், அணுக்கருவும் எலக்ட்ரானும் மிகவும் தொலைவில் இருப்பதாக மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது, அதாவது அணு அணுக்கருவை விட மிகப் பெரியது (மற்றும் எலக்ட்ரான் இன்னும் சிறியது.) ஆனால் ஒரு டியூட்ரானில், புரோட்டானுக்கு இடையிலான தூரம் மற்றும் நியூட்ரான் அவற்றின் அளவுகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. அணுவில் உள்ள சக்திகளை விட அணுசக்திகள் மிகவும் சிக்கலானவை என்பதை இது ஓரளவு விளக்குகிறது.

புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுடன் ஒப்பிடும்போது எலக்ட்ரான்கள் சிறிய நிறை கொண்டவை என்பது அறியப்படுகிறது. அதைத் தொடர்ந்து வருகிறது

• ஒரு அணுவின் நிறை அதன் கருவின் வெகுஜனத்திற்கு அடிப்படையில் நெருக்கமாக உள்ளது,
• ஒரு அணுவின் அளவு (அடிப்படையில் எலக்ட்ரான் மேகத்தின் அளவு) எலக்ட்ரான்களின் நிறைக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் மொத்த மின்காந்த சக்திக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும்; குவாண்டம் இயக்கவியலின் நிச்சயமற்ற கொள்கை ஒரு தீர்க்கமான பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.

அணு சக்திகள் மின்காந்த சக்திகளைப் போலவே இருந்தால் என்ன செய்வது?

டியூடெரான் பற்றி என்ன? இது, அணுவைப் போலவே, இரண்டு பொருட்களால் ஆனது, ஆனால் அவை ஏறக்குறைய ஒரே நிறை (நியூட்ரான் மற்றும் புரோட்டானின் நிறைகள் 1500 இல் ஒரு பகுதி மட்டுமே வேறுபடுகின்றன), எனவே டியூட்ரானின் வெகுஜனத்தை தீர்மானிப்பதில் இரண்டு துகள்களும் சமமாக முக்கியம். மற்றும் அதன் அளவு. இப்போது அணு விசையானது மின்காந்த சக்திகளைப் போலவே புரோட்டானை நியூட்ரானை நோக்கி இழுக்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம் (இது சரியாக இல்லை, ஆனால் ஒரு கணம் கற்பனை செய்து பாருங்கள்); பின்னர், ஹைட்ரஜனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம், டியூட்டரானின் அளவு புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரானின் வெகுஜனத்திற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும், அணுசக்தியின் அளவிற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கிறோம். அதன் அளவு (குறிப்பிட்ட தூரத்தில்) மின்காந்த சக்தியாக இருந்தால், ஒரு புரோட்டான் எலக்ட்ரானை விட சுமார் 1850 மடங்கு கனமாக இருப்பதால், டியூட்டரான் (உண்மையில் எந்த கருவும்) குறைந்தது ஆயிரம் மடங்கு இருக்க வேண்டும் என்று அர்த்தம். ஹைட்ரஜனை விட சிறியது.

அணு மற்றும் மின்காந்த சக்திகளுக்கு இடையிலான குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது என்ன?

ஆனால் அணுசக்தி மின்காந்த விசையை விட (அதே தூரத்தில்) அதிகமாக இருக்கும் என்று நாங்கள் ஏற்கனவே யூகித்தோம், ஏனெனில் இது அவ்வாறு இல்லாவிட்டால், கரு சிதைவடையும் வரை புரோட்டான்களுக்கு இடையில் மின்காந்த விரட்டலைத் தடுக்க முடியாது. எனவே அதன் செல்வாக்கின் கீழ் புரோட்டானும் நியூட்ரானும் இன்னும் இறுக்கமாக ஒன்றிணைகின்றன. எனவே டியூட்டரான் மற்றும் பிற கருக்கள் ஆயிரம் மட்டுமல்ல, அணுக்களை விட நூறாயிரம் மடங்கு சிறியவை என்பதில் ஆச்சரியமில்லை! மீண்டும், இது மட்டுமே காரணம்

• புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் எலக்ட்ரான்களை விட கிட்டத்தட்ட 2000 மடங்கு கனமானவை.
• இந்த தூரங்களில், அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையே உள்ள பெரிய அணுக்கரு விசை தொடர்புடைய மின்காந்த சக்திகளை விட பல மடங்கு அதிகமாக உள்ளது (கருவில் உள்ள புரோட்டான்களுக்கு இடையேயான மின்காந்த விரட்டல் உட்பட.)

இந்த அப்பாவியான யூகம் தோராயமாக சரியான பதிலை அளிக்கிறது! ஆனால் இது புரோட்டானுக்கும் நியூட்ரானுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் சிக்கலை முழுமையாக பிரதிபலிக்கவில்லை. ஒரு வெளிப்படையான பிரச்சனை என்னவென்றால், மின்காந்த விசையைப் போன்ற ஒரு சக்தி, ஆனால் அதிக கவர்ச்சிகரமான அல்லது விரட்டும் சக்தியுடன், அன்றாட வாழ்க்கையில் வெளிப்படையாகத் தன்னை வெளிப்படுத்திக் கொள்ள வேண்டும், ஆனால் இதுபோன்ற எதையும் நாம் கவனிப்பதில்லை. எனவே இந்த விசையில் ஏதோ ஒன்று மின் சக்திகளிலிருந்து வேறுபட்டதாக இருக்க வேண்டும்.

குறுகிய அணுசக்தி வரம்பு

அவற்றை வேறுபடுத்துவது என்னவென்றால், அணுக்கருவை சிதைவடையாமல் வைத்திருக்கும் அணுசக்திகள் ஒருவருக்கொருவர் மிகக் குறுகிய தூரத்தில் இருக்கும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானவை மற்றும் வலுவானவை, ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் ("வரம்பு" என்று அழைக்கப்படுபவை சக்தி), அவை மிக வேகமாக விழுகின்றன, மின்காந்தத்தை விட மிக வேகமாக. வரம்பு, ஒரு மிதமான பெரிய கருவின் அளவாகவும் இருக்கலாம், புரோட்டானை விட பல மடங்கு பெரியது. இந்த வரம்புடன் ஒப்பிடக்கூடிய தூரத்தில் ஒரு புரோட்டானையும் நியூட்ரானையும் வைத்தால், அவை ஒன்றையொன்று ஈர்த்து ஒரு டியூட்ரானை உருவாக்கும்; அவர்கள் அதிக தூரத்தால் பிரிக்கப்பட்டால், அவர்கள் எந்த ஈர்ப்பையும் உணர மாட்டார்கள். உண்மையில், அவை ஒன்றுடன் ஒன்று சேரத் தொடங்கும் இடத்திற்கு மிக நெருக்கமாக வைக்கப்பட்டால், அவை உண்மையில் ஒன்றையொன்று விரட்டும். அணுசக்திகள் போன்ற ஒரு கருத்தின் சிக்கலான தன்மையை இது வெளிப்படுத்துகிறது. இயற்பியல் அவற்றின் செயல்பாட்டின் பொறிமுறையை விளக்கும் திசையில் தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து வருகிறது.

அணு தொடர்புகளின் இயற்பியல் வழிமுறை

நியூக்ளியோன்களுக்கிடையேயான தொடர்பு உட்பட ஒவ்வொரு பொருள் செயல்முறையும் பொருள் கேரியர்களைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். அவை அணுசக்தி புல குவாண்டா - பை-மெசான்கள் (பியோன்கள்), இதன் பரிமாற்றத்தின் காரணமாக நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் ஈர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

குவாண்டம் இயக்கவியலின் கொள்கைகளின்படி, பை-மெசான்கள், தொடர்ந்து தோன்றி உடனடியாக மறைந்து, மீசன் கோட் எனப்படும் "நிர்வாண" நியூக்ளியோனைச் சுற்றி மேகம் போன்ற ஒன்றை உருவாக்குகின்றன (அணுக்களில் உள்ள எலக்ட்ரான் மேகங்களை நினைவில் கொள்க). அத்தகைய பூச்சுகளால் சூழப்பட்ட இரண்டு நியூக்ளியோன்கள் சுமார் 10 -15 மீ தொலைவில் தங்களைக் கண்டுபிடிக்கும் போது, ​​மூலக்கூறுகள் உருவாகும்போது அணுக்களில் உள்ள வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றத்தைப் போலவே, பியோன்களின் பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது, மேலும் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே ஈர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தூரம் 0.7∙ 10 -15 மீ க்கும் குறைவாக இருந்தால், அவை புதிய துகள்களை பரிமாறத் தொடங்குகின்றன - என்று அழைக்கப்படும். ω மற்றும் ρ-மெசான்கள், இதன் விளைவாக ஈர்ப்பு அல்ல, ஆனால் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் விரட்டல் ஏற்படுகிறது.

அணு சக்திகள்: அணுக்கருவின் அமைப்பு எளிமையானது முதல் பெரியது வரை

மேலே உள்ள அனைத்தையும் சுருக்கமாக, நாம் கவனிக்கலாம்:

• வலுவான அணுக்கரு விசையானது வழக்கமான அணுக்கருவின் அளவை விட பெரிய தொலைவில் உள்ள மின்காந்தத்தை விட மிகவும் பலவீனமானது, எனவே நாம் அன்றாட வாழ்வில் அதை சந்திப்பதில்லை; ஆனாலும்
• கருவுடன் ஒப்பிடக்கூடிய குறுகிய தூரத்தில், அது மிகவும் வலுவடைகிறது - கவர்ச்சிகரமான விசை (தொலைவு மிகக் குறைவாக இல்லை எனில்) புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான மின் விரட்டலைக் கடக்க முடியும்.

எனவே, இந்த விசை அணுக்கருவின் அளவோடு ஒப்பிடக்கூடிய தூரத்தில் மட்டுமே முக்கியமானது. கீழே உள்ள படம் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தூரத்தை சார்ந்து இருப்பதைக் காட்டுகிறது.

பெரிய கருக்கள் டியூட்டரானை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் அதே விசையால் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் செயல்முறையின் விவரங்கள் மிகவும் சிக்கலானவை, அவை விவரிக்க எளிதானவை அல்ல. அவையும் முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. அணு இயற்பியலின் அடிப்படைக் கோடுகள் பல தசாப்தங்களாக நன்கு புரிந்து கொள்ளப்பட்டாலும், பல முக்கியமான விவரங்கள் இன்னும் தீவிர விசாரணையில் உள்ளன.