А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
130
131
аталған. Байланыс энергия ядро құрамына енетін нуклондардың массаларының
қосындылары мен ядро массаларының айырымын жарық жылдамдығының екінші
дәрежесінің көбейтіндісіне тең, яғни:
байл
=(
Zm
p
+Nm
n
–M)c
2
, мұндағы m
p
, m
n
және
M – протонның, нейтронның және ядроның массалары. Атом ядросының ерек-
шелігі ядроның байланыс энергиясы (
байл)
жуық шамамен ядродағы нуклондар
санына пропорционал болады.
байл
/
А – меншікті байланыс энергиясы
массалық
сан (А) өзгерген кезде шамалы ғана өзгереді [меншікті байланыс энергиясы
(
байл
/
А) көпшілік ядролар үшін
байл
/А≈6–8 МэВ]. Осы қасиет
қаныққан ядролық
күш деп аталған.
Атомның ядросы энергиялары бойынша бір-бірінен айырмашылығы бола-
тын белгілі бір дискретті кванттық күйлерде бола алады. Ядролық күйлердің
маңызды кванттық сипаттамалары – спин (І)
және
жұптылық (Р). Спин І (бірлігі бойын-
ша) – массалық саны (А) жұп ядро үшін бүтін
сан және А тақ болған кезде бүтіннің жарты-
сына тең (атом ядросының спині оны құраушы
нуклондардың спиндерінің қосындысына
тең).
АТОМ ЯДРОЛАРЫНЫҢ БӨЛІНУІ
– атом ядроларының бірнеше жеңілірек
ядроларға (жарықшақтарға), көбінесе мас-
салары бойынша бір-біріне қарайлас екі
ядроға бөлшектенуі. 1939 ж. неміс физиктері:
Отто
Ган (1879 – 1968) мен Фриц
Штрасс-
ман (1902–1980) уранды нейтрондармен
атқылағанда сілтілі элементтер ядроларының,
дербес жағдайда Ва элементінің ядросының
пайда болатынын айғақтаған. Көп ұзамай
австриялық физик Лизе
Мейтнер (М а й т-
н е р) (1878 – 1968) мен ағылшын физигі Отто
Фриш (1904 – 1979)
235
U (уран 235-тің) ядросының нейтронның әсерінен екі
жарықшаққа ыдырайтынын (бөлшектетінін) анықтаған және осы бөлшектенудің
алғашқы түсініктемесін тұжырымдаған. 1940 ж. кеңес физигі Георгий
Флеров
(1913 – 1990) пен К.А.
Петржак бірлесіп,
уран ядросының өздігінен ыдырауын
ашқан. Ядроның ыдырауының басталар кезінің алдындағы жағдайға жеткізу үшін
ыдыратылулық тосқауыл деп аталған
потенциалдық тосқауылды жеңу үшін
Ауыр уран –
235
U ядросының бөл-
шектенуі (n – жарықшақтар шыға-
ратын нейтрондар)
А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
132
133
қосымша белгілі шамалы энергияның шығындалуы қажет. Осы энергияны ядроның
сырттан алуы қажет (мысалы, нейтронды қармау арқылы). Ядроның өздігінен
ыдырау жағдайында тосқауыл арқылы туннелдік сүзу жүзеге асырылады. Ауыр
ядролы массалардың ыдырауынан пайда болған жарықшақтардың массаларының
қосындысынан бастапқы ядро массасынан артық болады. Ядролардың ыды-
рауы кезіндегі массалар айырымы – шығындалатын энергияға сәйкес болады.
Олай болса, энергияның бір бөлігі жарықшақтардың кинетикалық энергиясы
түрінде бөлінеді, осы энергия ыдырауы сәтіндегі энергия жарықшақтардың
электрстатикалық тебілістеріне тең болады. Жарықшақтардың кинетикалық
энергиясының қосындысының ыдырайтын ядроның массалық саны А-ның
(атомдық масса) өсуіне байланысты біршама артады және уран мен трансурандық
элементтер үшін жуық шамамен 200 МэВ-ке тең болады. Жарықшақтар ортаны
иондандыра, қыздыра және құрылымды бұза отырып
тез тежеледі. Ыдырау жарықшақтарының кинетикалық
энергиясын пайдалану есебінен
ортаны қыздыру –
ядролық энергияны пайдаланудың негізі болып
табылады.
Ыдырау жарықшақтары
қоздырылған күйлерде
пайда болады. Қоздырылған жарықшақтардың
энергиясы олардың нейтрондар (бөліну нейтрон-
дары) шығаруының нәтижесінде кемиді. Ыдырау
нейтрондарының энергетикалық шамаларының орта-
ша мәні 1,3 МэВ
максвеллдік энергия деп есептеуге болады. Қоздыру энергиясы
ядродан нейтрондардың ажырап шығуына (ыдырауына) қажет энергиядан кем
болған жағдайда нейтрондардың эмиссиясы (шығарылуы) тоқтайды да γ-кванттар
шыға бастайды. Орташа есеппен бір акті кезінде 8–10 γ-квант шығарылады.
Жарықшақтардың жекелеген бөлініп шығу актілерінде пайла болатын масса-
лары, зарядтары және энергиялары әртүрлі болады. Бір акті кезінде бөлініп шыға-
тын нейтрондар саны (υ) да кездейсоқ ауытқуларға ұшырайды.
235
U-ды (уран-235-ті) баяу нейтрондармен атқылағанда орташа есеппен υ=2,5
нейтрон бөлініп шығады. Ауыр элементтер үшін υ артатын болады. Ν нейтрон саны
1-ден артқан кезде ядролық тізбекті реакцияны жүзеге асыру мүмкіншілігі туады.
Атом ядроларының ыдырау теориясын 1939 ж. дат физигі Нильс
Бор (1885–
1962) мен американ физигі Джон
Уилер (1911 – 2008) және кеңестік физик Яков
Френкель (1894 – 1952) тұжырымдаған. Бұлар
ядроның тамшылық моделін
дамытқан, бұл моделде атом ядросы электрмен
зарядталған сығылмайтын
Бөлінетін ядроның бөлшек-
тену тосқауылы
