Nüvə kimyası

Nüvə kimyası — radioaktiv reaksiyaları öyrənir.

Nüvə kimyası

1934-cü ildə İtalyan elm adamı Enrico Fermi Romada etdiyi təcrübələr nəticəsində neytronların çoxu atom növünü bölə biləcəyini tapdı. Uran neytronlarla bombalandığında gözlədiyi elementlər yerinə urandan daha çox yüngül atomlar tapdı.

1938-ci ildə də Almaniyada Otto Hahn və Frittz Strassman radium və berilium içern bir qaynaqdan uranı neytronlarla bombaladıqlarında Baram-56 kimi daha yüngül elementlər tapınca çaşdılar. Bu işlərini göstərmək üçün Nasist Almaniyasından qaçmış Avstraliyalı elm adamı Lisa MEITNER' e apardılar. MEITNER o sıralarda Otto R. Fris ilə birgə çalışırdı. Etdikləri təcrübələr nəticəsində ibarət olan/yaranan baram və digər yeni ibarət olan/yaranan maddələri uranın bölünməsi nəticəs(n)i ibarət olan/yaranan maddələr olduğunu düşündülər, amma reaksiyaya girən maddənin atom kütləsiylə məhsulların atom kütlələri bir-birini tutmurdu. Sonra Eynşteynin E=mC2 düsturunu istifadə edərək ortaya enerji çıxışını tapdılar, beləcə həm fisyon həm də kütlənin enerjiyə çevrilməsini nəzəriyyəsini ispat etdilər.

1939-cü da Bohr Amerikaya gəlir. Hahn Strassman Meitnin araşdırmalarıyla maraqlanırdı. Vaşinqtonda Fermi ilə görüşdü və bir müddət baş tuta biləcək zəncirləmə reaksiyaları ehtimalını müzakirə etdilər. Bu reaksiya nəticəsində atom böyük bir enerjini ortaya çıxararaq bölünürdü.

Bütün dünyada elm adamları zəncirləmə reaksiyalarının ola biləcəyini açıqladılar. Az miqdarda uranın uyğun şərtlərdə bir yerə gətirilməsi lazım idi. Lazımlı olan bu uran miqdarına kritik kütlə adı verildi.

Fermi və Leo Szilard 1941-ci ildə zəncirləmə uran reksiyasına uyğun bir reaktör hazırladılar. Bu bir uran və grafit yığımından meydana gəlirdi. Uran grafit yığımı içində küp şəklində fisyona uyğun bir qəfəsdə saxlanırdı. 1942-ci ildə FERMI və qrupu Çikago Universitetində bir yerə gəldilər və Dünyanın ilk rektorunu Chicago-1' i açdılar. Burada grafite əlavə olaraq bir də kadmiyum və çubuqlar istifadə edildi. Kadmiyum əmtəəlik bir element idi və neytron əmmə xüsusiyyəti vardı. Çubuqlar içəri girdiyində daha az neytron ol/tapılırdı və bu reaksiyanın sürətini azaldırdı. 20 Aralıq/dekabr 1942' də Chicagoda təqdimat üçün bir yerə gəldilər. 3:25də reaksiya özünü bəsləyə bilər vəziyyətə gəldi və dünya nüvə çağa girmiş oldu.

Mendeleyevə qədərki dövrdə kəşf olunmuş elementlər

Bu elementlər sistemləşdirilməsi cəhdləri kimyəvi elementlərin klassifikasiyalaşdırılmasından ibarət idi. Bu tədqiqatlar yalnız kimyəvi elementlərin xassələrindəki fərqlərin axtarışına əsaslanırdı.Lakin qanunauyğunluqların klassifikasiyalardan fərqi əksliklərin vəhdəti prinsipinin axtarışlarındadır.

E.Rezerford Radiasiya kimyası öz mövcudluğu üçün nüvə fizikasına borcludur. XX əsrdə nüvənin verdiyi çox böyük enerji demək olar ki, bütün elm sahələrinin – fizika və kimyadan başlamış sosiologiya və iqtisadiyyata qədər – tədqiqat obyektinə çevrildi. Fizika və kimyanın vəzifəsi iki elmin qovuşuğundakı hadisələrin öyrənilməsi zamanı haçalandı. Fiziklər radiasiyadan müdafiə axtarışlarında kimyaçıları yalnız köməkçi kimi qəbul edirdilər. Kimyaçılara isə radiasiya kimyəvi reaksiyaların gedişində enerji kimi lazım idi. Beləliklə də ′′şüalanmadan müdafiə′′ tezisini ′′şüalanmadan istifadə′′ antitezisinə çevirən radiasiya kimyası tətbiqi elmdən kimyanın tamhüquqlu bölməsinə kimi böyük təkamül yolu keçdi. Hazırda kimyəvi reaksiyaların gedişində istifadə olunan enerjidən asılı olaraq kimya aşağıdakı bölmələrə ayrılır: - termokimya (istilik enerjisi) - elektrokimya (elektrik enerjisi) - fotokimya (atom enerjisi) - radiasiya kimyası (atom nüvəsinin enerjisi). Atom kimyəvi sistematikanın əsası kimi Mendeleyevə qədərki dövrdə kəşf olunmuş elementlərin sistemləşdirilməsi cəhdləri kimyəvi elementlərin klassifikasiya- laşdırılmasından ibarət idi. Bu tədqiqatlar yalnız kimyəvi elementlərin xassələrindəki fərqlərin axtarışına əsaslanırdı. Lakin qanunauyğunluqların klassifikasiyalardan fərqi əksliklərin vəhdəti prinsipinin axtarışlarındadır. Öz sələflərindən fərqli olaraq, D.İ.Mendeleyevi kimyəvi çevrilmələrdəki ′′digər xassələrin də asılı ola biləcəyi′′ müəyyən bir stabil ümumi xassə maraqlandırırdı. Məhz buna görə də D.İ. Mendeleyevin kimyəvi elementlərin və onların birləşmələrinin dövri dəyişən xassələrinin atomların atom çəkilərindən asılılığı barədə gəldiyi nəticə qanun şəkli almışdır. Bu mülahizə dövri sistemin inkişafının birinci – kimyəvi mərhələsidir. Çünki çəkinin kəmiyyətcə dəyişməsi keyfiyyətin, yəni yeni atomların yaranmasının bünövrəsidir. Atomun quruluşu kimyəvi sistematikanın əsasıdır XIX əsrdə atomu Daltonun təbirincə kiçik və dəyişməz hissəcik kimi qəbul edirdilər. Elə bu zaman İngiltərənin koloniyası olan Yeni Zelandiyada, daha doğrusu onun yeganə universiteti olan Kenter- beri kollecində elmi cəmiyyətin yığıncağında 20 yaşlı tələbə ′′Elementlərin təkamülü′′ adlı məruzə ilə çıxış etdi. Onun səsləndirdiyi inqilabi fikir – ′′atomlar mürəkkəb quruluşa malikdir və eyni hissəciklərdən ibarətdir′′ fikri auditoriyanı hiddətləndirdi və onu peşəkar olmayan bir şəxs kimi kənarlaşdırmaq tələb olundu. Çıxış edən özü də çox pərt oldu. Bu tələbə Ernest Rezerford idi. Sonradan o, irəli sürdüyü fikrin isbatına bütün ömrünü həsr etdi. Elektronun kəşfinə hələ 6 il qalırdı. Bu zaman Kembricdə qazların elektrik keçiriciliyinin tədqiqi zamanı C.C.Tomson katod şüalarını müşahidə etdi. Çox tezliklə – 1895-ci ildə, qazboşalma borularından elektrik cərəyanı buraxarkən, Rentgen naməlum şüalar kəşf etdi. Bu şüalar katod şüalarından fərqli olaraq anodda əmələ gəlirdilər. Tomson öz assistenti Rezerfordla birgə rentgen şüalarını tədqiq edərkən elektronu kəşf etdilər. Bu da atomun bölünən olduğu mülahizəsinin sübutu oldu. Tomson atom üçün model təklif edir və bununla da kimyəvi elementlərin xassələrinin dövriliyinin onların quruluşu ilə bağlı olduğunu sübut etməyə cəhd edir. Tomsona görə atom bərabər paylanmış müsbət yüklə yüklənmiş sferadır və ətrafında mənfi yüklü elektronlar həlqələr şəklində qruplaşmış- dır. Həlqələr müəyyən bir səthdə yerləşir və müəyyən sayda elektrona malikdir. Atom çəkisinin artması ilə həlqələrdəki elektronların sayı artır. Nəinki atomun, hətta nüvənin də bölünən olmasını sübut edən kəşflər də özünü çox gözlətmədi. Fosforessensiya problemləri ilə məşğul olarkən Bekkerel 1896-cı ildə uran birləşmələrinin buraxdığı şüaları kəşf etdi. Bu şüalar qeyri-adi xassələrə malikdirlər. Əgər məlum hadisələr – lüminessensiya və fosforessensiya hər hansı bir enerji mənbəyinin təsirindən baş verdiyi halda ′′bekkerel′′ şüaları heç bir enerjisiz özlərini büruzə verirlər. Onlar qeyri-şəffaf cisimlərdən və qara kağızdan keçir və işıq şüaları kimi fotolövhə üzərində iz qoyur. downloaded from KitabYurdu.org Страница 6 из 310

Şüalanmann qidalandığı enerji

Tezliklə Pyer Küri və Mariya Skladovskaya Küri yeni radioaktiv elementlərin – radium və poloniumun kəşfi barədə məlumat verdilər və yeni termin – radioaktivlik termini yaratdı- lar. Bunun ardınca isə bu şüalanmaya müvafiq olan elektrik yükləri, radioaktiv maddələrin özbaşına işıq verməsi barədə məlumatlar verdilər. Məlum oldu ki, radioaktivliyi törədən səbəb radioaktiv atomların özbaşına parçalanmasıdır. Beləliklə, XX əsrin əvvəlində kimyəvi bölünməz hissəciyin – atomun bölünən olması ideyası artıq bərqərar oldu. Məhz buna görə də dövri qanunun sonrakı inkişafı estafet kimi kimyaçılardan fiziklərə keçdi. Onlar atomun quruluşunda kimyəvi elementlərin xassələrinin dövri dəyişməsinə səbəb ola biləcək yeni keyfiyyətlər axtarmağa başladılar. Rezerford - atom hansı quruluşa malikdir? - sualına cavab vermək üçün atomun bölünən olduğunu sübut edən radioaktivliyin tədqiqi ilə məşğul oldu. O, Makdonaldın laboratoriyalarında (Kanada) radioaktivliyin tədqiqi üzrə dünya mərkəzi yaratdı. Bu tədqiqatların nəticəsi olaraq Rezerfordla Soddi 1903-cü ildə radioaktiv parçalanma nəzəriyyəsini irəli sürdülər. Kruksun təcrübələri əsasında onlar müəyyən etdilər ki, radioaktivlik qeyri-sabit atomların sabit vəziyyətə keçmək cəhdləri ilə yaranır. XX əsrin əvvəlində fiziklər arasında ən geniş yayılmış ideya Perrenin atomun quruluşunun günəş sisteminə bənzədilməsi müddəası oldu. Bu müddəanı təsdiq edən təcrübələr Rezerfordun assis- tenti Mardsenə məxsusdur. Rezerford həmin modelin yaradıcısı say- ıldığına baxmayaraq, α-hissəciklərin böyük bu- caq altında səpələnməsi üzrə tədqiqatların əleyhinə idi. Xırda bir pambıq parçaya 15 düyməlik mərmi ilə necə atəş açmaq olar ki, o, sıçrayaraq sizə dəysin? Atomun Tomson modelinin tərəfdarı olan Rezerford bunu anlaya bilmirdi. Bununla belə o, 1908-ci ildə Marsden və Heygerə təcrübələr aparmağa razılıq verdi. Məşhur alim Rezerford vaxtilə tələbə Rezerforda inam olmadığını yaxşı xatırlayırdı. Elə o vaxtdan Rezerford hesab edirdi ki, elm adamları yalnız hər hansı bir adamın ideyasından yox, həmin problem üzərində düşünən minlərlə adamın ümumi müdrikliyindən asılı olmalı və hər bir kəs böyük elm binasına öz payını əlavə etməlidir. Marsdenin massiv (ağır) nöqtəvari nüvənin mövcudlu- ğunu sübut edən eksperimenti atomun yeni modelinin əsası oldu. 1911-ci ildə Rezerford atomun planetar modelini təklif etdi. Onun fikrincə, atom boşluqdan, müsbət yüklənmiş nüvədən və müxtəlif orbitlərdə fırlanan mənfi yüklü elek- tronlardan ibarətdir. Eksperimentlərin göstərdiyi kimi nüvənin ölçüsü 10-14÷10–15 m-dir. Məhz nüvə atomun bütün kütləsini özündə cəmləşdirir ki, bu da onun başlıca xüsusiyyəti kimi Mendeleyevin kimyəvi elementlərin sistemləşdirməsində əsas olmuşdur. Elə buna görə də nüvənin kimyəvi elementlərin xassələrini müəyyənləşdirdiyini ehtimal etmək olar. Demək, ancaq nüvə atomun əsas xüsusiyyəti olmalıdır. Əlbəttə Rezerford başa düşürdü ki, onun elektronların orbitlərdə hərəkəti barədəki fikri fizikanın məlum qanunlarına müvafiq deyil. Həqiqətən də, Maksvell qanunlarına görə elek- tron fırlandığı zaman enerji itirməli və bunun da nəticəsində Nyuton qanunlarına əsasən nüvənin üzərinə düşməli idi. Lakin bu təzad Rezerford üçün heç bir əhəmiyyət kəsb etmədi, çünki o, hələ tələbəlik illərində irəli sürdüyü atomun bölünən olması iddiasını sübut etməyə müyəssər oldu. Ona görə də elektronun orbitdə mövcudluğunun sabitliyi məsələsini gələcək tədqiqatlar üçün açıq hesab etdi. 1900-cü ildə Plankın çox qızmış (közərmiş) cisimlərin elektromaqnit dalğalarını şüalanma tezliyinə mütənasib olaraq hissə-hissə – kvantlarla şüalandırdığı və udduğu fikri meydana çıxdı: E=hν, burada h=0,66252·10-33 C·san (C – Coul). h kəmiyyəti Plank sabiti adını aldı. Kvantlaşma ideyası fiziklər arasında özünə yalnız Eynşteyn 1905-ci ildə işığın quruluşunda tətbiq etdikdən sonra yer tapdı. O, işığın fasiləsizliyi təsəvvürü əvəzinə işıq ′′zərrəcikləri′′ – fotonlar anlayışını irəli sürdü. Eynşteynin təbirincə, işıq – fiziki cəhətdən energetik zərrəciklər, yəni işıq kvantları ilə fəzada yayılan dalğa hadisəsidir. Bu fikir çox in- qilabi olduğuna görə onu hətta kvantlaşma ideyasının müəllifi Plank belə qəbul etmədi. O, Eynşteynin fantaziya və ehtikarlıq yolu seçdiyini bildirdi. Kütlənin diskretliyi ilə yanaşı işıq enerjisinin də diskret- liyi sübut olunduğu bir vaxtda Nils Bor 1913-cü ildə atom üçün yeni model təklif etdi. Burada Eynşteynin mülahizələrinin köməyi ilə atomun Rezerford modelinin uyğunsuzluğu ay- dınlaşdırıldı. Atom ətrafında diskret orbitlərdə elektron fırlanan müsbət nüvədən ibarətdir. Kvant mexanikasının banilərindən olan Heyzenberq he- sab edirdi ki, bir halda ki, bütün atom və molekullar nüvədən və elektronlardan ibarətdir, deməli kvant mexanikasının əsas tənlikləri kimyanı tam əks etdirməlidir.

Nüvənin əsas xarakteristikası

Mozliyə görə kimyəvi elementlərin sistemləşdirilməsində əsas nüvənin yüküdür. Onu nüvənin əsas xarakteristikası qəbul edirlər. Bruka görə nüvənin yükü ele- mentin dövri sistemdəki sıra nömrəsinə bərabərdir. Belə olan halda dövri qanunun ikinci fiziki tərifi belə səslənir: sadə elementlərin və onların birləşmələrinin xassələri atomun nüvəsinin yükündən asılıdır. İlk baxışdan elə görünə bilər ki, nəhayət kimyəvi fərdiliyin əsası müəyyənləşdirilib, lakin alimlər səbəbi unuda- raq yalnız nəticəni tədqiq edirlər. Elektron qılaflarının (örtüklərinin) quruluşu kim- yəvi sistemləşmənin əsası kimi Nüvələrin və elektron qılaflarının yükü mütləq kəmiyyətcə eynidir. Kvant mexanikası elektron qılaflarının qu- ruluşunun tədqiqinə başladı. O, məntiqi olaraq elektron qılaflarının dövri keyfiyyət dəyişmələrini nüvə yükünün keyfiyyət dəyişmələri ilə bağladı. Mahiyyətcə dövri sistemin üçüncü kvant-mexaniki təfsiri atomun elektron qılaflarının quruluşunun aşkar misalı kimi təzahür edir. Kimyəvi elementlərin dövri təkrar olunan downloaded from KitabYurdu.org Страница 12 из 310 Страница 13 из 31019 xassələri məhz elektron qılaflarının dövri təkrar olunan quru- luşları ilə əlaqəlndirildi. Bunula yanaşı bilavasitə nüvənin quruluşunun tədqiqi ilə bağlı işlər davam etdirilirdi. Dövri qanunauyğunluğun əmələ gəlmə səbəbinin axtarışları kimyəvi sistemləşmənin mənbəyi kimi nüvənin üzərinə qayıdır. Həqiqətən də, elektron qılaflarının quruluşunun dəyişməsi kimyəvi fərdiliyin itirilməsinə səbəb olmur, nüvənin yükünün dəyişməsi isə kimyəvi elementin çevrilməsinə gətirir. Nüvənin quruluşu kimyəvi sistemləşmənin əsası kimi Hələ 1913-cü ildə Tomson nüvənin kütləsi ilə yükü arasında fərqi görmüş və aşkar etmişdi ki, nüvənin kütləsi onun yükü ilə təyin olunmur. O müəyyən etdi ki, eyni bir kimyəvi element müxtəlif kütləli atomdan ibarət ola bilər. Elə bu müddəa nüvə hissəciklərinin axtarışına səbəb oldu. Radioaktiv parçalanma prosesinin tədiq edən Rezerford nüvədə kütləsi protonun kütləsinə bərabər olan neytral hissəciyin mövcudluğunu ehtimal edirdi. O nəinki nüvənin tərkib hissəsidir, həm də heç bir yük daşımadığına görə nüvənin öyrənilməsi üçün mühüm alətdir. Bote və Bekker tərəfindən α-hissəciklərin nazik beril- lium təbəqəsində səpələnməsi üzrə aparılan təcrübələrlə neytral hissəciklərin güclü şüalanması aşkar edilmişdir. Çedvik sübut edir ki, kütləsi təxminən hidrogen atomunun kütləsinə bərabər olan yeni yüksüz hissəcik kəşf olunmuşdur. Onu neytron ad- landırdılar. Daha sonra Heyzenberq və İvanenko bir-birindən xəbərsiz nüvənin proton və neytrondan ibarət olduğunu təsdiq edən proton-neytron modelini təklif etdilər. Onları nüvədə bir- birinə bağlayan qüvvələrə görə proton və neytron eyni kvant vəziyyətində olan hissəciklərdir və buna görə də onları bir adla – nuklon – adlandırdılar. Onları izospinlərin müxtəlif pro-yek- siyaları fərqləndirir. Nüvənin sistematikası üçün xarakteristikalar müəyyənləşdirilmişdi: keyfiyyət – Z, N, A, Tξ və energetik – B, B/A, Sb. Məlum olduğu kimi, onlar atomların və onların birləşmələrinin fiziki, kimyəvi və bioloji xassələrini təyin edir. Nüvənin keyfiyyət xarakteristikası Nüvənin tərkibini təyin edir: Z – nüvədə protonların sayı. Eyni yüklü nüvələri olan atomlar izotop adlanır; N – nüvədə neytronların sayı. Nüvəsində eyni sayda neytron olan atomlar izoton adlanır; A – kütlə ədədi, kütlənin miqdarına uyğun gələn tam ədəd, proton (p) və neytronların (n) cəminə bərabərdir. Eyni kütlə ədədli nüvələri olan atomlar izobar adlanır; Tξ = (n – p)/2 – neytron sayının proton sayından ar- tıqlığı. Nüvənin tərkibini sadalanan kəmiyyətlərdən hər hansı ikisini bilməklə təyin etmək olar. 1913-cü ildə Soddi radioaktiv elementlərin izotopları haqqında ilk məlumatı verdi. 1919-cu ildə isə Tomsonun işlərini davam etdirən şagirdi Aston sabit (stabil) elementlərin izotoplarını kəşf etdi. İzotop, izoton və izobarların mövcudluğu faktı sübut etdi ki, kimyəvi elementin fərdiliyini nüvənin kütləsi yox, ondakı protonların sayı müəyyən edir. Nüvənin energetik xarakteristikası Energetik xarakteristika MeV ilə ifadə olunur. Bir eV 1,6021·10-19 C-a bərabərdir. Kütlə vahidi 931 MeV-a bərabərdir. B – nüvənin enerjisi Bu enerji nüvənin hissəciklərə bölünməsi üçün lazım olan enerjidir. Əgər E=mc2 , onda B=∆mc 2 , burada ∆m – nüvə kütləsinin defektidir, atom kütləsinin defekti kimi qeyri-additivdir. Nüvəni təşkil edən hissəciklərin, nuklonların kütlə fərqi və nüvənin kütləsi nüvədəki nuklonların əlaqə enerjisi ilə ek- vivalentdir. Onda yuxarıdakı ifadə belə şəklə düşər: B = [MHZ + MnN – M(Z, N)]·c2 , Burada MH – neytral hidrogen atomunun kütləsi, Mn - neytronün kütləsi, M – neytral atomun kütləsidir. Kütlə defekti yüngül atomlar üçün müsbət, ağır nüvələr üçün isə mənfi kəmiyyətdir. Əgər kütlə dəyişməsi enerji də- yişməsinə ekvivalentdirsə ∆E = ∆mc 2 , onda yüngül atomların parçalanması reaksiyası üçün nüvənin əlaqə enerjisini By.n. (y.n. – yüngül nüvə) sərf etmək lazımdır, ağır nüvələrin parçalanması isə Ba.n. (a.n. – ağır nüvə) enerjisinin ayrılması ilə gedir.

Xüsusi əlaqə enerjisi, yəni bir nuklona düşən əlaqə enerjisidir. Yüngül nüvələr üçün bu kəmiyyətin kəskin dövriliyi aşkar görünür. Əvvəlcə nüvənin kütləsinin artması ilə onun qiyməti dövri olaraq dəyişir. Helium nüvəsi üçün əlaqə enerjisi 7,1 MeV/nuklondur. Litium, berillium və borun yüngül nüvələri azdayanıqlıdır ki, bunu da onların təbiətdə yayılmaları qismən sübut edir. Əgər kömür, oksigen, neon, maqnezium, kükürd və kalsium nüvələri üçün maksimum dayanıqlıq xarakterikdirsə, minimum dayanıqlıq ′′skandium dağılmasını (iflasını)′′ xarakterizə edir. Xüsusi əlaqə enerjisinin artması ′′dəmir maksimumuna′′ qədər davam edir. Dəmir üçün nüvə kütləsi defektinin mak- simum xüsusi qiyməti 8,7 MeV/nuklondur. Deməli, Yer nüvəsinin dəmir və nikeldən ibarət olması heç də təsadüfi deyil. Nüvə kütləsinin sonrakı artımı ilə bir nuklona düşən əlaqə enerjisi orta və ağır nüvələr üçün azalır, A > 100 olduqda bu kəmiyyət praktiki olaraq sabitdir. A=90, A=100 və A=200 olan hallarda da nisbi maksimumlar müşahidə olunur. Görünür ki, sonuncu qanunauyğunluq bu elementlərin nüvələrini xarakterizə edən ′′sehrli′′ rəqəmlərlə bağlıdır. Radioaktiv uran nüvəsinin xüsusi əlaqə enerjisi 7,5 MeV/nuklondur. Sb – ayrılma enerjisi Bu enerji nüvə parçalanması zamanı nüvələrin sabitliyi- ni xarakterizə edir. Bu kəmiyyət Z və N-nin qiymətindən dövri olaraq asılıdır. Bu nüvənin iki hissəyə bölünməsinə kifayət edən ən az enerjidir. Bu hissələrdən biri ayrılan b hissəciyidir Sb = [Mq + My.n. – M(Z, N)]·c2 , Burada Mq – qəlpənin kütləsi, My.n – yeni nüvənin kütləsidir. Nüvənin keyfiyyət və energetik xarakteristikalarının təyinindən sonra, onların quruluş xarakteristikalarını aydınlaşdır- maq lazımdır. Kimyəvi elementlərin xassələrin öyrənməklə nüvədə nuklonların necə yerləşməsi məsələsi aydınlaşdırıldı. 1933-cü ildə Eugen Pol Vaqner kvant mexanikasına ri- yaziyyatı tətbiq etməklə nüvənin energetik səviyyələrindən söhbət açdı. O sübut etdi ki, nuklonların arasında məsafə çox olduqda qarşılıqlı əlaqə qüvvələri həddindən az olur, məsafə azaldıqca isə bu qüvvələr hədsiz çoxalır. Vaqner proton və ney- tronların xüsusilə dayanıqlı olan nüvələrin quruluşuna müvafiq olan ′′sehrli′′ sayını empirik olaraq təyin etmişdir. Bu tədqiqatlar nüvənin quruluşunun izah edilməsi cəhdlərində böyük təkan oldu, çünki müəyyən miqdarda proton və neytrona malik olan nüvələr xüsusi dayanıqlığa malikdir. Atomların xassələrinin dövri dəyişməsini nüvələrin dövri təkrar olunan quruluşları ilə izah edirlər, yəni atomların yalnız keyfiyyət xarakteristikası yox, həm də kəmiyyət xarakteristikası onların fərdiliyini müəyyən edir. Ancaq dövri sistemin növbəti modelində bu fikir özünü doğrultmadı. 1936-cı ildə Nils Bor nüvənin quruluşsuz modelini təklif etdi. Bunu təsadüf kimi qəbul etmək olmaz, çünki özünün təklif etdiyi tamamlamaq prinsipinə görə Bor proseslərin mikroaləmində gedən hadisələrin vizual şərhini rədd edir. N.Bor nüvəni proton-neytron mayesinin rəqs edən dam-cısı kimi qəbul edir. Borun suyun səthi gərilməsi barədəki diplom işi onu nüvəni su damcısı ilə müqayisə etməyə sövq etmişdi. Borun təklif etdiyi hidrodinamik və ya damcı modelinə əsasən nüvədə nuklonlar nüvə qüvvələri ilə saxlanır. Hər bir nuklon yalnız qonşu hissəciklə əlaqəyə girir. Səthdəki nuklonlar nüvəyə tərəf dartınaraq səthi gərilmə yaradır. Nüvənin səthi öz rəqsləri ucbatından formasını dəyişir ki, bu da öz növbəsində nüvənin bölünməsinə gətirib çıxarır. Bu model bir çox təcrübi dəlilləri, məsələn, nüvənin həyəcanlanmış vəziyyət spektrini izah edə bilmir. Kimyəvi elementlərin dövri sistemi atomun quru- luşunun açılmasında təbiətin dahiyanə təlqini olduğu kimi, em- pirik olaraq tapılmış ′′sehrli′′ rəqəmlər 1948-ci ildə Geppert- Mayerə və Yensenə nüvənin qılaflı modelini təklif etməyə yar- dımçı oldu. Bu işə görə onlar Viqnerlə birgə 1963-cü ildə No- bel mükafatına layiq görüldülər. Eynşteyn təbiətin dörd əsas qarşılıqlı təsirini birləşdirməyi vacib sayırdı. Tarixdə artıq belə hadisə məlum idi. Bir vaxtlar Maksvellin apardığı işlər elektrik və maqnit qüvvələrini elektromaqnit qarşılıqlı təsiri kimi birləşdirməyə im- kan vermişdi. Lakin Eynşteyn məlum qarşılıqlı təsirləri təbiətin əsas qanunu – nisbilik nəzəriyyəsi əsasında birləşdirmək istəyirdi. O, ömrünün axırına kimi bu problemlə məşğul oldu və ölərkən bu istiqamətdə işlərin davam etdirilməsini öz məşhur vəsiyyətnaməsində xahiş etdi. Eynşteyn ilk nəticələrin alınmasına qədər yaşaya bilmədi. 60-cı illərin sonunda (XX əsr) Vaynsberq, Qleşou və Salam elektromaqnit və zəif qarşılıqlı təsirləri birləşdirərək nəzəriyyədə elektrozəif qarşılıqlı təsir yaratdılar. Hazırda böyük birləşmə nəzəriyyəsi mövcuddur ki, burada elektrozəif qarşılıqlı təsirə güclü qarşılıqlı təsir də əlavə edilmişdir. Cazibənin tədqiqi üzrə aparılan işlər isə bütün dörd əsas qarşılıqlı təsirin birləşdirilməsi üçün zəmanət verdilər. Hal-hazırda ′′maddə və qüvvə yoxdur, yalnız müəyyən şəkildə yığılmış on bir ölçülü vaxt mövcuddur′′ deyən və Eynşteynə layiq olan bir mülahizə yaranmışdır. Hər bir obyektin xarakteristikası onun keyfiyyət və kəmiyyət göstəricilərindən asılıdır. Buna görə də atom və nüvənin nədən ibarət olduğunu bilmək azdır. Onların quruluşunu da başa düşmək lazımdır. Atomun quruluşu ilə kvant mexani- kası, nüvənin quruluşu ilə sahə nəzəriyyəsi məşğul olur. Kvant mexanikasına görə kimyəvi elementlərin xassələrinin dövri olaraq dəyişməsi atomun elektron qılafının quruluşu və nüvənin yükü ilə bağlıdır. Onun təklif etdiyi kvant-mexaniki formula görə kimyəvi elementlərin dövri asılılığında nüvənin quruluşu nəzərə alınmır. Lakin sonralar müəyyən olundu ki, atomun quruluşunu nüvənin nəinki yükü, həm də quruluşu təyin edir. Sahə nəzəriyyəsinə əsasən kimyəvi elementlərin dövri qanununun dördüncü tərifi belə səslənir –sadə elmentlərin və onların birləşmələrinin xassələri nüvənin dövri təkrarlanan quruluşun- dan dövri olaraq asılıdır və nüvənin sahə qüvvəsi ilə təyin ol- unur. Nüvənin qılaf modeli artıq mövcud olan materialı sistemləşdirməyə yardım edir və nüvənin bəzi həyəcanlanmış vəziyyətlərinin enerjisini qabaqcadan xəbər verməyə imkan yaradır. Lakin təcrübi tədqiqatların göstərdiyi kimi nəzəriyyə və təcrübə arasında ciddi uyğunsuzluq mövcuddur, məsələn, bəzi nüvələrdə elektrik yükünün paylanması sferik deyil. Çarlz X. Taunson 1949-cu ildə öz məruzəsində bu uyğunsuzluğu qeyd etdi. Bu məsələ barəsində fikirləşən Reynuoter O.Bora öz mülahizəsini belə şərh edir: nüvənin tam dolmamış yuxarı qılafları mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsirindən ellipsoidə de- formasiya edir. 1950-ci ildə o bu barədə mətbuatda çıxış etdi. Sonralar bu mülahizə əsasında 1952-ci ildə O.Bor və Mottelson tərəfindən atom nüvəsinin kollektiv modeli təklif olundu. Bu nəzəriyyə atom nüvələrinin damcı və qılaf modellərini ümumiləşdirir. Müəlliflərin fikrincə nuklonların sahə qüvvəsi nüvəyə damcı şəkli verir. Tam dolmuş nüvə qılafları simmetrik olub nüvənin dayanıqlı özəyini yaradırlar. Mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsirindən yalnız nuklonla qismən dolmuş xarici qılaflar deformasiyaya uğrayar. Bu da öz növbəsində nüvənin ölçülərinin dəyişməsinə gətirib çıxarar. Bu zaman yaranan rəqslər nüvə səthində dalğa və fırlanmalar yaranmasına səbəb olur. Qılaflı modeldən fərqli olaraq nüvə quruluşunun yeni tərifində nuklonların bir-biri ilə qarşılıqlı təsiri nəzərə alınır. Müəlliflər öz mülahizələrini təcrübi olaraq faktiki materiallar əsasında yoxladılar. Onların təklif etdiyi sintetik model deformasiya olunmuş nüvələrin xassələrini qabaqcadan xəbər verməyə imkan yaradır. 1975-ci ildə yaratdıqları kollektiv modelə görə Reynuoter, Bor və Mottelson Nobel mükafatı aldılar. Zaman göstərdi ki, nüvənin quruluşu haqqındakı təsəvvürlərin gələcək inkişafı üçün onların nüvədə maddələrin yüksək keçiricilik xassəsinə səbəb olan nuklon cütlərinin yaranması barəsindəki mülahizələri ən perspektiv ideya oldu. Əgər belə cütlər həqiqətən yaranırsa, deməli nuklonlar arasında qarşılıqlı əlaqənin olması sübut edilir. Hər hansı bir qarşılıqlı əlaqə isə öz növbəsində kütlə dəyişmələrinə ekvivalent olan energetik dəyişmələrlə xarakterizə olunur. Beləliklə də nuk- lonların elementarlığı məsələsi ortaya çıxır. Nuklonların quruluşu kimyəvi sistemləşmənin əsasıdır? Əgər bütün hissəciklərin ayrılmasında əsas kimi Eyn- şteynin başlıca formulunu götürsək E=mc2 , onda bütün hissəcikləri fermion və bozonlara ayırmaq olar: Fermionlar – maddəni əmələ gətirən yarımbütöv spinli hissəciklərdir və Ferminin şərəfinə belə adlandırılmışlar. Onlara barionlar, leptonlar və antihis-səciklər aiddir. Fermionların xarakterik cəhəti onların Pauli prinsipinə tabe olmalarıdır – hər bir kvant vəziyyətində bir hissəcikdən çox yerləşə bilməz. Bozonlar – qarşılıqlı təsir daşıyıcılarıdır, Bozenin şərəfinə belə adlandırılmışlar. Onlar bütöv spinli hissəciklərdir. Mikroobyektlər üçün ən zəif qüvvədir. Cazibə qüvvəsinin daşıyıcısı, yəni cazibə sahəsinin kvantı qraviton hesab olunur. Amerika kosmik tədqiqatlar mərkəzinin (NASA) zondlaş- dırma dəlillərinə əsasən alimlər belə nəticəyə gəldilər ki, Kainatın tərkibinin 73%-ni anticazibə (antiqravitasiya) qüvvəsi, yəni qara (tünd) enerji təşkil edir. Çox maraqlıdır ki, Kainatın tərkibinin 4%-i adi maddə, 23%-i isə naməlum qara materiyadır. Qara enerji hazırda Kainatın genişlənməsinə səbəb olur. Əvvəllər Kainatın mövcudluğunda əsas rol cazibə qüvvələrinə verilirdi. 1917-ci ildə Eynşteyn öz hesablamalarında kosmoloji sabitdən də istifadə etmişdi. Ona görə də bu sabitin yerinə antiqravitasiyanı əlavə etmək olar. Elektromaqnit qarşılıqlı təsiri – yüklü hissəciklərin istənilən radiuslu qarşılıqlı təsirini xarakterizə edir. Atomların nüvələrinin elektron qılafları ilə qarşılıqlı təsirini göstərir. Elektromaqnit qarşılıqlı təsir qüvvələri sonsuz böyük məsafələrdə təsir edir və daşıyıcısı fotonlardır. Atom və molekulların əmələ gəlməsi və dağılması baş verməklə kimyəvi reaksiyaların getməsinə səbəb olur. Güclü qarşılıqlı təsir – adronların qarşılıqlı təsirini xarakterizə edir. Güclü qarşılıqlı təsirin kvantı sakit vəziyyətdə kütlə yükü sıfra bərabər olan qlüonlardır. Nüvədəki güclü qarşılıqlı təsir nüvə qüvvələri adlanır. Yukava tərəfindən kəşf olunmuş güclü qar- şılıqlı təsir atom nüvəsində nuklonları birləşdirir və 10-13 sm məsafədə təsir göstərir. Nüvədən nuklonu qoparmaq üçün çox böyük enerji lazımdır. Nüvənin yükü artdıqca elektromaqnit təsiri də artır ki, bu da eyniadlı yüklü hissəciklərin bir-birini itələməsinə gətirir. Nüvənin yükü Z yüksək olduqca güclü qüvvələr zəif qüvvələrlə birlikdə nüvənin stabilliyini pozur, məlum elementlərin sayını məhdudlaşdırır və Z ≥ 84 olan zaman elementlərin təbii radioaktivliyinə səbəb olur. Zəif qarşılıqlı təsir – elementar hissəciklərin iştirakı ilə gedən prosesləri xarakterizə edir. Zəif qarşılıqlı təsir yeganə dağıdıcı qüvvədir. Fermi tərəfindən kəşf olunmuşdur. Onun təsir radiusu çox kiçikdir: 2·10-16 sm, həm də uzun müddət davam edir, məsələn n = p + e ~ e + ν e ~ p + →ν n + e+ Reaksiyaları 1000 san ərzində gedir. Zəif qarşılıqlı təsir çox kiçik məsafələrdə özünü göstərir, virtual neytronu protona və əksinə çevirir. Nüvənin kütləsi çox böyük olduqda və yüklər fərqi birdən böyük olmadıqda virtual çevrilmə real çevrilməyə keçir. Nüvə ya elektron (β-parçalanma), ya da pozitron atır və bu zaman işarə müvafiq olaraq (Z+1) yaxud (Z-1) dəyişir. Pozitron 1932-ci ildə Anderson tərəfindən kəşf edilmişdir. Kvarklar və leptonlar arasındakı zəif qüvvələri vektor bozonları W daşıyır. Vektor bozonu – zəif qarşılıqlı təsirdə olan hissəciklər sahəsinin kvantıdır. Bu hissəciyin protondan 1000 dəfə ağır olması onu işıq sürəti ilə hərəkət edən və dayanıqlıq kütləsi olmayan foton və qravitondan fərqləndirir. Müasir fizikanın hesab etdiyi kimi virtual hissəciklər ′′kütlə səthində yerləşmir′′ və istənilən kütləyə malik ola bilər. Vektor bozonu yaranarkən külli miqdarda enerji ayrılmalıdır, lakin bu hadisə baş vermir, çünki yaranma virtual olur. Vektor bozonu kvazihissəcikdir, belə ki, onun sahə enerjisi dalğa (hissəcik) yaratmaq üçün kifayət deyil. Ancaq bu enerji real elektron və neytron parçalanması zamanı alınan elektron neytri- nosu yaratmağa kifayət edir. e ~ n 2d −1/ 3 ,u −1/ 3 + W = p d −1/ 3 ,2u −1/ 3 + e + ν Hissəcikləri iştirak etdikləri qarşılıqlı təsirə əsasən təsnifata ayırsaq, onları adronlara və leptonlara bölmək olar. Güclü qarşılıqlı təsirdə iştirak edən hissəciklər adronlar adlanır. Onlar barionlara, yarımbütöv spinlərə (proton və ney- tron) və bütöv spinli mezonlara ayrılırlar. 1/2 spini ilə güclü qarşılıqlı təsirdə iştirak etməyən hissəcikər leptonlar adlanır. Onlar adronlardan fərqli olaraq nöqtəvari obyektlərdir və 10-16 sm məsafəyə qədər daxili quruluşa malik deyillər. Ona görə də hazırkı dövrdə onları elementar hissəcik hesab etmək olar. Leptonlar neytral və yüklü leptonlara bölünürlər. • neytral leptonlar (elektron neytrinosu νe, myuon ney- trinosu νμ və ağır lepton neytrinosu ντ) və spinə görə onlara müvafiq olan antihissəciklər e ~ν μ ~ ν τ ~ν ; neytrino yaxud antiney- trino əmələ gəlməsi onların hansı leptondan yaranmasından asılıdır. • yüklü leptonlar (elektron e , myuon μ− və ağır lepton τ − ) və onlara yükcə müvafiq olan antihissəciklər e+ , μ+ ,τ + . 1960-cı ildə α-hissəciklərin atom nüvələri ilə səpələnməsi kimi elektronların protonlarda səpələnməsi apa- rılmış, nüvənin özəyi aşkar edilmiş, onun quruluşu haqqında sual ortaya çıxmışdı. Təcrübi nəticələri izah etmək üçün Gell-Man və Sveyq 1963-cü ildə fantastik kvark və qlüonlar nəzəriyyəsini irəli sürdülər. Yalnız son vaxtlarda bu nəzəriyyə öz praktiki təsdiqini tapdı və müəlliflər Nobel mükafatı aldılar.

Kvarklar və qlüonlar

Kvarklar və qlüonlar – təbiətin başlıca hissəcikləri – yalnız böyük partlayışdan sonra ani olaraq 10-5 san yaşaya bilən materiyanın xüsusi növüdür. Soyuyan zaman kvarklar və qlüonlar birləşərək ikilik və ya üçlük əmələ gətirərək fərdi mövcudluqdan çıxır, mezon və adronlara çevrilirlər. Təbii ki, süni plazma almaq üçün nə vaxtsa təbiətdə mövcud olmuş ener- getikaya müvafiq energetik şərait yaratmaq lazım idi. Kvark– qlüon plazmasının yaranması mahiyyətcə Eynşteynə görə enerjidən hissəcik yaratmaqdır. Keçən əsrin 80-ci illərindən başlayaraq bizə məlum olan nuklon materiyasından kvark–qlüon plazmasının alınması üzrə eksperimentlər aparılırdı. Çoxları hesab edirdilər ki, bu zaman Yer kürəsini və digər kosmik obyektləri özünə çəkən qara de- şik alınması təhlükəsi yarana bilər. Dünya ictimaiyyəti narahat- lıq keçirməklə bu eksperimentləri qadağan etmək məsələsinin müzakirəsi ilə məşğul olduğu zaman artıq ilk nəticələr alındı. 2000-2001-ci illərdə İsveçrədə və Amerikada aparılan işlər yerin kvark–qlüon materiyasının alınmasını güman etməyə im- kan verdi. Bu sahədə tədqiqatlar hələ davam etdirilir. Atomun quruluş vahidləri olan proton, neytron və elektron kimi kvarklar da adronların tərkib vahidləridir. Onlar güclü, zəif və elektromaqnit qarşılıqlı təsirlərinin iştirakçılarıdır. Hazırda 10-16 sm məsafəyə qədər kvarklar quruluşa malik deyil. Elementar hissəciklərdən fərqli olaraq kvarklar kəsrli elektrik yükünə malikdir. Bir vaxtlar kvarkların bu xüsusiyyəti bəzi alimləri çəkindirirdi. Həqiqətən də, kvarkların yükü bu gün qeyri-diskret stabil hissəcik sayılan elektronun yük vahidləri ilə ifadə olunurdu. Hazırda Stenfordda yükü elektron yükünün 1/6-nə bərabər olan stabil hissəcik axtarışları aparılır. Bu hissəciyin mövcud olması ehtimalı vardır, çünki aparılan eksperimentlərə görə kvark və qlüonun mövcudluğu yəqindir. Kvarklar təbiətdə fərdi olaraq müşahidə olunmur, çünki onlar arasında məsafə böyüdükcə cazibə qüvvəsi artır. Kvark- ların timsalında görmək olar ki, diskretlik anlayışı (latınca diskretus – bölünmüş, ayrılmış deməkdir) prinsipial dəyişikliklərə uğrayır, çünki onları ayırmaq cəhdi boşa çıxır. Kiçik məsafələrdə kvarklar sahəsiz hissəciklərdir, ona görə də öz aralarında sıfra yaxınlaşdıqca kütləsi olmayan qlüon mübadiləsi ilə əlaqəyə girirlər. Bunlar kvant elektrodinamikasındakı fotonları xatırladırlar, lakin onlardan fərqli olaraq qlüonlar bir-biri ilə kvarkları yapışdırmaqla qarşılıqlı təsirdə olurlar. Kvarklar və qlüonlar elementar hissəcik-lər və vakuum arasında keçid vəziyyətidir. Vakuum kimi onlar da bir-birindən aralana bilməzlər, digər tərəfdən isə sərbəst halda mövcud olmayaraq, yalnız proton və neytronlarda yaşayırlar. Kvarkların sərbəstlik dərəcəsi • Rəng vəziyyəti Rəng adlanan kvant vəziyyətlərinə görə fərziyyənin müəllifləri kvarkları üç qrupa ayırırlar: r (red) – qırmızı y (yellow) – sarı v (violet) – bənövşəyi kvarklar bir rəngdən digərinə qlüonlar buraxmaqla keçə bilərlər. Müəyyən rəngli kvarklar işıq kvantları eyni dərəcədə udur və buraxırlar. Hər rəngin kvarkı özünə məxsus kütləyə malikdir. • Kvarkların iyi (ətri) Ətir anlayışı 6 sərbəstlik dərəcəsini göstərir : u, d, s, c, b, t. d, s, b ətirli kvarklar mənfi yüklüdür, –1/3. u, c, t kvark- ları müsbət yüklüdür, +2/3. Yüklər protonların yük vahidləri ilə ifadə olunur. Adi maddə u və d kvarklarından ibarətdir. Qalan kvarklar isə süni olaraq alınmış və yaxud da kosmik şüalarda müşahidə olun- muşdur. • Kvarkların spini 1/2-dir. • Hər bir kvarkın antikvarkı var. Kvarkların sərbəstlik dərəcəsi ədədi Kvarkların sərbəstlik dərəcəsi ədədini hesablayaq. 3 (rəng)· 6 (ətir)· 2 (spin)· 2 (yük) = 72 Hissəciklərin nəsli Yüklü leptonlar və onlara müfaviq olan neytrino kvark- larla üç nəsil elementar hissəcik əmələ gətirir. Leptonlar Neytrino Kvarklar u, c, t +2/3 Kvarklar d, s, b –1/3 Hissəciklərin nəsli e νe u d I μ νμ c s II τ ντ t b III. Təcrübələr nəticəsində iki hadisə aşkar edilmişdir. Müəlliflərin fikrincə bunu yalnız Yer kürəsinin ′′əcaib kvark materiyası′′ ilə toqquşması ilə izah etmək olar. Neytronun tərkibi Əvvəllər elementar hissəcik kimi məlum olan neytron da bölünəndir (diskretdir). O, bir u (+2/3) və iki d (-1/3) kvark- dan ibarətdir və yükü sıfra bərabərdir. Ümumiyyətlə neytral olmasına baxmayaraq, quruluşu mürəkkəb olduğu üçün daxilində maqnit momentinin yaranmasına səbəb olan elektrik cərəyanı vardır ki, bu da neytronun elektromaqnit qarşılıqlı təsirində iştirak etməsinə sübutdur. Kütləyə malik olduğu üçün, o cazibə qarşılıqlı təsirində də iştirak etməlidir. Neytron sərbəst halda qeyri-sabit hissəcikdir, onun ömrü 887±2 san-dir. Ömrünün sonunda zəif qarşılıqlı əlaqədə iştirak edərək proton, elektron və antineytri- noya çevrilir n = p + e + e ~ν . Neytron protondan ağır olduğu üçün, o güclü qarşılıqlı təsirdə iştirak edərək protona keçir. Neytron yalnız atom nüvəsinin daxilində sabitdir və nə qədər olsa yaşaya bilər. Bunun misalında da neytronun iştirak etdiyi zəif və güclü qar- şılıqlı təsirlərin qüvvəsini müqayisə etmək olar. Nüvənin quruluş vahidi olmaqla neytron stabillik əldə edir. Bu stabilliyi nüvədəki güclü qarşılıqlı təsir müəyyənləşdirir, hansı ki elementar hissəciklərin həyatında bu təsir yoxdur. Son nəticə olaraq, deyə bilərik ki, təbiətdə ele- mentar hissəcikdən ağır olan nüvənin yaranmasını güclü qar- şılıqlı təsirlər müəyyənləşdirir. Nüvələrin xassələri isə atom- ların kimyəvi fərdiliyini müəyyənləşdirir. Protonun tərkibi İki u (+2/3) və bir d (-1/3) kvarkdan ibarət olan proton da neytron kimi elementar hissəcik deyil. O, müsbət yüklüdür, elektromaqnit təsirlərində iştirak edir. Proton həm də zəif təsirlərdə də iştirak edir, çünki nüvədə protonun neytrino götürməklə neytrona keçməsi reaksiyası baş verir p + e ~ν → n + e+ . Qeyd etmək lazımdır ki, neytrondan yüngül olan sərbəst proton üçün parçalanma reaksiyası mümkün deyil p ≠ n + e+ + νe . Bununla da protonun uzunömürlülüyünü izah etmək olar: >1025 il. Protonun və neytronların nüvədaxili keçidləri pro- tonların güclü təsirlərdə iştirak etməsinə sübutdur. Kütləyə malik hissəcik olduğuna görə proton cazibə təsirlərində də işti- rak edir. Sıra nə ilə qurtarmalıdır: atom – nüvə – nuklonlar – kvarklar → ? Bu suala cavab fəlsəfi qanunauyğunluqdan irəli gəlir: materiyanın ali hərəkət formasında onun tərkib hissəsi – alçaq (aşağı) hərəkət forması öz əksini tapır. Atomların xassələrinin dövri dəyişməsi öz izahını atomun quruluşunda, yəni atomun fərdiliyini müəyyən edən nüvənin quruluşunda ta- pır. Bu qanunauyğunluğu davam etdirərək, elementlərin xassələrinin dövri dəyişməsinin sonrakı asılılıqlarını təbii ki, nüvənin nuklonlarının quruluşunda axtarmaq lazımdır. Buna görə də materiyanın bölünən olmasının tədqiqində Men- deleyevin kəşf etdiyi qanunauyğunluqlar həmişə çox qiymətli (misilsiz) rol oynamış və gələcəkdə bu belə olacaqdır. Hazırkı dövrdə atom nüvəsinin quruluşunun öyrənilməsi üzrə tədqiqatlar davam etdirilir.

Fəsil nüvə reaksiyaları

Ağır radioaktiv elementlərin nüvəsinin kütləsi onun tərkibindəki nuklonların kütləsindən artıqdır. Ağır elementlərin radioaktivliyinin səbəbi məhz elə budur, çünki Eynyşteynin formulundan məlumdur ki, kütlə və enerji ekvivalentdir. Ra- dioaktiv nüvələrin izafi enerjisi ağır nüvələrin parçalanmasına səbəb olur. Yüngül elementlər üçün nuklonların cəmi kütləsi onların nüvəsinin kütləsindən artıq olur. Ona görə də yüngül elementlərin sintezi – istiliknüvə sintezi nüvədən enerji ayrıl- masına səbəb olur. Baş verən parçalanma və ya sintez reaksi- yaları zamanı enerji ayrılması nüvələrin çevrilməsinə gətirir. Radioaktiv nüvələrlə nə baş verə bilər? Onlar parçalana bilər, başqa hissəciklərlə qarşılıqlı təsirdə ola bilər, onları sintez etmək olar. Bu təsirlərin hər birini ayrılıqda nəzərdən keçirək. Unutmayaq ki, bütün hallarda saxlanma qanunlarına riayət olunmalıdır:

• elektrik yükünün saxlanması
• nuklonlarının sayının saxlanması
• enerjinin saxlanması
• impulsun saxlanması və s.

Nüvələrin parçalanması Radioaktiv parçalanma bir elementin qeyri-sabit izoto- punun özbaşına olaraq digər elementin izotopuna çevrilməsidir. Kimyəvi elementlər yaranarkən stabil və radioaktiv nüvələr meydana çıxırdı. Elementlərin təbii sintezi zamanı nüvənin maksimum böyük yükü Z=137 olmalı idi. Bunu hələ nöqtəvari nüvə fikri mövcud olduğu zaman Fermi belə hesab edirdi, lakin sonralar Trifonov nüvənin bölünən olmasını nəzərdə tutmaqla ən ağır kimyəvi elementin yükünü dəqiqləşdirdi. O, təxminən Z ~ 150 olmalı idi. Prinsipcə bun- dan ağır nüvə orbitaldakı elektronlar və müsbət nüvə arasındakı Kulon cazibə qüvvələrinin artması səbəbindən mövcud ola bilməzdi. Bu elektron tutulmasına gətirib çıxarardı. Çox ağır transuran elementlərinin qeyri-sabit nüvələri onların yaşama müddətindən asılı olaraq bəziləri ani zamanda, bəziləri isə yavaş sürətlə dağılırdı. Parçalanarkən onlar yalnız stabil yox, həm də uzunmüddətli yarımparçalanma dövrlü digər radioaktiv elementlərə çevrilirdi. Həqiqətən də transuran elementlərin radioaktiv izotoplarının iki sabitlik piki mövcud idi: Z=90÷96 və Z=142÷151. Ağır transuran elementlərin sintezi üzrə işlər davam etdirilir və görünür ki, müəyyən nailiyyətlər əldə edilib. Bu yaxınlarda 113, 114, 115, 116 və 118-ci elementin sintezi barədə məlumat verildi. Bu yalnız başqa elmi kollektivlər də bu təcrübələri təkrar edə bildikdən sonra hamı tərəfindən qəbul oluna bilər. Bu elementlərin bəzilərinin sintez olunmuş atomları bir nəçə saniyə yaşamış olduğuna görə heç bir praktiki əhəmiyyət kəsb etmir. Sintez olunmuş elementlər tamamilə qeyri-adi xassəli xüsusi materiya növünü təşkil edirlər, ona görə də bu tədqiqatlardan irəli gələn nəzəri nəticələr məlum qarşılıqlı təsir növlərini birləşdirən nəzəriyyənin yaranmasına gətirər. Yerin hazırkı radioaktivliyini müəyyən edən elementlər birinci pikə aiddir. Mövcud izotoplar təkcə dörd radioaktiv sıranın parçalanma məhsullarını təmsil etmir:

1. torium 232 90Th
2. neptunium 237 93Np
3. uran – radium 238 92U
4. uran – aktinium 235 92U.

İzotoplar

Yer üzündə artıq ′′məhv olmuş′′ elementlərin ′′yaddan çıxmış′′ izləridir. Hazırda bu ağır transuran elementlərin qəlpəli bölünməsinin izləri axtarılır. Meteoritlərin və Ay torpağının tədqiqi işləri aparılır. Alimlər bu izləri Yerdə də tapmağa ümid edirlər. Prinsipcə bu mümkündür, çünki Antarktida və Qrenlandiyada yaşı 3,8-3,9 milyard il olan süxur- lar mövcuddur. Dövri sistemdə sıra nömrəsi 83-dən yuxarı olan bütün elementlər radioaktivdir. Təbii radioaktivlik kalium 40, rubid- ium 87, indium 49, lantan 138, samarium 147, lütesium 175 və renium 187 kimi yüngül və orta nüvələrdə müşahidə olunur. Texnesium 43 və prometeyum 61 üçün stabil izotoplar yoxdur. Texnesiumun radioaktiv izotoplarının ömrü 100 min ildir, bu səbəbdən də Yerdə yoxdur. 1937-ci ildə Siborq və Seqre tərəfindən alınmış bu element ilk süni element idi və buna görə də texnesium – süni adlandırıldı. Merilan 1952-ci ildə onu ulduzlarda tapdı. Texnesium neytron şüalanması mənbəyidir və zəncirvari reaksiya nəticəsində əmələ gəlmişdir. Eyni tipli atomların radioaktiv parçalanma sürəti bərabərdir. Hər hansı radioaktiv elementin parçalanması qonşu atomdan asılı deyil və başqalarına təsir etmir. Radioaktiv parçalanma statistik ehtimali proses olduğuna görə onun nə vaxt baş verəcəyini qabaqcadan demək mümkün deyil. Bu səbəbdən də yarımparçalanma dövründən bəhs edərkən, hər hansı bir atomdan danışmırıq, həmin izotopun çoxlu sayda atomları üçün hesablanmış orta kəmiyyəti götürürük: dN/dt=λN inteqrallaşdırırıq Nt =N0· e-λt , burada: e – natural loqarifmin əsası – 2,71828; Nt – vahid t zamanında parçalanan radioaktiv elementin atom- larının sayı; N0 – radioaktiv elementin atomlarının başlanğıc andakı sayı; λ – radioaktiv parçalanma sabitidir. λ-nın qiymətini bilməklə yarımparçalanma dövrünü – nüvənin yarısının parçalandığı müddəti tapmaq mümkündür: Nt = 1/2 N0 , 1/2 = e-λt , T = ln2/λ . Elementlər üçün aşağıda göstərilən nüvə qarşılıqlı təsirləri xarakterikdir: α – parçalanma β – parçalanma nüvələrin qarşılıqlı təsiri γ-şüalanma haqqında bəzi məlumatlar Mövcud fikirlərin əksinə olaraq Yerdə γ- şüalanma elementlərin çevrilməsində iştirak etmir və radioaktiv çevrilmə növü sayılmır. Əmələ gələn nüvənin həyəcanlanmış olduğu radioaktiv çevrilmələri müşayət edir. γ-şüaların əmələ gəlməsi atom nüvələrinin həyəcanlanmış haldan əsas hala keçməsi ilə əlaqədardır. Bu həyəcanlanmış nüvənin enerjisinin azalmasının əsas yoludur. Həqiqətən enerjinin kvantlaşmasını yalnız öz elektron energetik səviyyələri ilə birlikdə atom deyil, həm də onun nüvəsi xarakterizə edir. Nüvənin aşağı səviyyəsi onun əsas səviyyəsidir. Böyük enerjili səviyyələr həyəcanlanmış səviyyələrdir. Atomlarda analoji olaraq, həyəcanlanmış downloaded from KitabYurdu.org Страница 46 из 310 Страница 47 из 31053 səviyyədən əsas səviyyəyə keçərkən sərt, qısadalğalı şüalan- manı təmsil edən γ-kvantlar şüalanır. Atom səviyyələri diskret olduğuna görə bu şüalanmanın spektri həmişə diskretdir. Yaranan elektromaqnit şüalanmanın dalğa uzunluğu eyni olmur, 10-10-10-13 m intervalında dəyişir. Əgər nüvənin xarici həyəcənlanmış səviyyələri enerji buraxırsa, bu zaman şüaların uzunluğu çox, nüvənin daxili səviyyələrinin şüalarının uzunluğu isə az olur. γ-şüaların dalğa uzunluğunun diapazonu fotonların en- erji diapazonuna müvafiqdir. Onların nə yükü, nə də kütlələri var. Ona görə də şüaburaxma elementlərin çevrilmələri ilə əlaqədar deyil. O nüvənin energetik vəziyyətinin dəyişməsinə səbəb olur, onun tərkibi isə dəyişməz qalır. Nüvəni nə həyəcanlandıra bilər? Nüvənin enerjisinə müvafiq ola bilən enerji. Məsələn Günəş enerjisi. Bununla əlaqədar Günəşdə heliumun və digər elementlərin çevrilmə reaksiyalarına baxmaq maraqlı olar 3 4 2He → 12 6C + γ.

Yerdə γ-şüalanma nüvə çevrilmələrinə səbəb olmur. Günəşdə isə yer şəraitindən fərqli şəraitdə γ-şüalanmanın en- erjisi o qədər böyük olur ki, α-hissəciyi neon nüvəsindən qoparır 20 10Ne + γ → 16 8O + α Yerdə belə yüksək enerjilər α- və β-parçalanmalara və nüvə reaksiyalarına məxsusdur. Nüvənin şüalanma enerjisi n·1 000, yaxud n·1 000 000 dəfə atomun şüalanma enerjisindən çoxdur. Həyəcanlanmış nüvə enerji ayıraraq mütləq stabil vəziyyətə keçir. Əgər bu en- erji α- və β-hissəciklərin buraxılmasına lazım olan enerjidən azdırsa <3MeV, onda o, γ-şüalanmaya çevrilir. α-parçalanma α-şüaların varlığını ilk dəfə Rezerford aşkar etmişdi. O, sübut etdi ki, α-hissəcik elektronlarını itirmiş helium atomudur A=α( 4 2He) 1928-ci ildə bir-birindən xəbərsiz Qamov, Henri və Kondor α-hissəciyin nüvədə olduğu fərziyyəsini irəli sürdülər. Onlar α-parçalanmanı həmin hissəciyin enerjisi ilə downloaded from KitabYurdu.org Страница 48 из 310 Страница 49 из 31055 əlaqələndirirdilər. Əgər α-hissəciyin enerjisi Kulon potensial maneəsini dəf etməyə kifayətdirsə, deməli α-şüalanma baş verir. Fayans və Soddinin yerdəyişmə qaydasına görə α-par- çalanma nəticəsində Z-2 izotopu alınır A(Z,N) → A(Z-2,N-2) + α α-parçalanmaya sübut kimi aşağıdakı reaksiyaları göstərə bilərik 226 88Ra → 222 86Rn + α 235 92U → 231 90Th + α 228 90Th→ 224 88Ra + α α-hissəcik çox davamlı birləşmədir, lakin belə davamlı quruluşların əmələ gətirilməsi cəhdi ilə radioaktivliyi izah etmək olmaz. Bunun ən yaxşı sübutu təbii proses – Günəşdə maqnezium atomlarının sintezidir 20 10Ne + 4 2He → 24 12Mg + γ Məlum prinsip – hərəkət əks-hərəkət doğurur prinsipi bu halda belə ifadə oluna bilər: α-parçalanmaya əks olan proses, yəni α-hissəciyin nüvəyə daxil olması baş verməlidir. Əgər α-hissəciyin kinetik enerjisi 10 MeV olsa, nüvəyə daxil olmada energetik maneənin potensial enerjisi üç dəfə artıqdır və 30 MeV təşkil edir. Kvant mexanikası parçalanmanın səbəbini tunel effekti ilə izah edir. Potensial maneə (baryer) yüksək və qalın olduqca tunel effekti ehtimalı aşağı olur. Məhz buna görə də bir çox nüvə üçün α-parçalanma xarakterik deyil. α-parçalanma ehtimalı nüvə və qəlpənin əmələgəlmə enerjiləri arasındakı nisbətlə təyin olunur. Əgər qəlpənin əmələgəlmə enerjisi 28,8 MeV-dan, yəni iki neytron və iki pro- tonlu α-hissəciyin əmələgəlmə enerjisindən çoxdursa, onda parçalanma mümkündür. α-parçalanma enerjisi 5,208; 5,421; 5,838; 6,173 MeV kvantlaşır ki, bu da nəinki əsas vəziyyətdə, həm də həyəcanlanmış vəziyyətdə qəlpə əmələ gəlməsinə müvafiqdir. Bu vəziyyət qeyri-sabitdir, 10-12-10-8 saniyədən sonra nüvə γ-şüa buraxmaqla daha aşağı əsas səviyyəyə keçir. Kvantın qiyməti keçid baş verən səviyyələrin enerjiləri arasında olan fərqə bərabərdir. Demək olar ki, γ-şüalanma əsas energetik vəziyyətlərdə qəlpə əmələ gələn zaman mümkün deyil. β-parçalanma ilk dəfə β-parçalanma haqqında məlumatı 1930-cu ildə Pauli vermişdi. O, enerjinin saxlanma qanunu və hərəkət miq- darı momenti qanununu xilas etmək üçün bu fikri ortaya atmışdı. O vaxta qədər proses belə göstərilirdi: n → p + e . Bu tənlikdən göründüyü kimi, enerjinin saxlanma qanununa əsasən, elektronun enerjisi sabit qalmalı, ilk və son vəziyyətlərin enerji fərqinə bərabər olmalıdır. Lakin təcrübələr göstərdi ki, o fasiləsiz olaraq sıfırdan maksimum qiymətinə qədər dəyişir. Ona görə də Pauli belə bir ehtimal irəli sürdü ki, sabit qalan elektronun enerjisi yox, elektronun enerjisi ilə hər hansı bir hissəciyin enerjisi cəmi olmalıdır. Belə bir uyğunsuzluq hərəkət miqdarı momentinin sax- lanması qanunundan da irəli gəlirdi. Həqiqətən də, nüvənin spini elektron ayrılarkən 1/2 dəfə azalmalı idi ki, bu da heç vaxt mümkün ola bilməz. Deməli, 1/2 spinli hər hansı bir hissəcik də əmələ gəlir. Yükün və kütlənin saxlanma qanunlarını nəzərə almaqla bu hissəciyin elektron kütləsindən çox kiçik kütləli neytral hissəcik olduğunu fərz etmək olar. Hazırda eksperimental olaraq sübut olunmuşdur ki, neytrinonun kütləsi sıfırdan fərqlidir. Bu hissəciyin varlığını Fermi hələ yalnız elektron, pro- ton və neytron məlum olduğu dövrdə göstərmişdi. Bu hissəciyin nüvə və elektronlarla qarşılıqlı təsiri çox zəif olduğundan onu aşkar etmək çox çətindir. Belə ki, ilk dəfə onun özü yox, yalnız qarşılıqlı təsirinin izləri məlum olmuşdu. Nüvədən ayrılan hər bir hissəcik kimi o da nüvəyə enerji verməli idi. 1942-ci ildə hələ hissəcik özü kəşf olunmadığı bir dövrdə, belə energetik hadisə berilliumun 7 4Be izotopunun radioaktiv parçalan- masında qeydə alınmışdı. 1953-cü ildə Rayn və Kouen xəbər verilmiş və təsvir olunmuş neytrinonu tapdılar. Bu yeganə şüa- lanma növüdür ki, Yerə Günəşin və ulduzların təkindən gəlir və onlar haqqında məlumat gətirir. 1934-cü ildə Fermi β-parçalanma nəzəriyyəsini irəli sürdü. Bu nəzəriyyəyə görə nüvədə nuklonun parçalanması zamanı elektron e , pozitron e+ , antineytrino e ~ν və neytrino νe yaranır. Neytron protona keçərkən β- -parçalanma baş verir. Protonun neytronla, yaxud neytronun protonla əvəz olunması mak- simum sabitliyə müvafiq olan nisbətləri ilə müqayisədə onlardan hər birinin artıq miqdarına görə sərfəli olduğu halda β- parçalanma yaranır. Bu prosesləri ekvivalent hesab etmək olmaz. Elektron və pozitron yüklü hissəciklər olduqlarına görə müsbət yüklü nüvə ilə müxtəlif qarşılıqlı təsirdə olurlar. Elektronlar nüvə tərəfindən cəzb olunur, pozitronlar isə əksinə itələnir. Beləliklə də β- -par- çalanmanı zəif hərəkətli hissəciklər, β+ -parçalanmanı isə böyük hərəkətli hissəciklər doğurur. Həm də bu parçalanmanın enerjisi nüvənin yükündən asılı olacaq. Orbital tutulma nüvələrin qarşılıqlı təsiri nəzərdə keçirilərkən təqdim olunacaq, nüvələrin öz parçalanmaları isə iki cür olur: β- -parçalanma β+ -parçalanma. β- -parçalanma, yaxud elektron parçalanması proton bolluğu olan nüvələrə məxsusdur və təbii radioaktivlik üçün xarakterikdir n = p + e + e ~ν .

Beləliklə, β+ -parçalanma yalnız süni radioaktivlikdə mümkündür. Nüvələrin spontan (öz-özünə) bölünməsi 1940-cı ildə Flerov və Petrjak yeni radioaktiv parçalanma növünü – 238 92U uran nüvəsinin öz-özünə bölünməsini aşkar etdilər. Bu reaksiya nəticəsində 30÷64 yüklü elementlərin qəlpələri əmələ gəlirdi. Ağır nüvələr üçün elə bir an yaranır ki, bu zaman güclü qarşılıqlı təsir elektromaqnit qarşılıqlı təsiri ilə əkslik əmələ gətirir. Bir nüvə əvəzinə iki qəlpənin mövcud olması iqtisadi cəhətdən sərfəli olur. Çünki köhnə nüvənin enerjisi bu qəlpələrin enerji cəmindən böyükdür. Lakin minimum enerjili vəziyyəti yalnız energetik maneəni aşmaqla əldə etmək olar. Bunun üçün iki yol var: ya bu enerjini nüvədən xaricdə, ya da nüvənin daxilində axtarmaq lazımdır. Əgər nüvənin bölünməsi nüvənin enerjisi hesabına gedirsə, belə reaksiya spontan nüvə reaksiyası adlanır. Nüvələrin qarşılıqlı təsiri Elektron tutulması ε yaxud orbital tutulması Bu proses təbii radioaktivliyi xarakterizə edir. reaksiyanın getməsi üçün elektron tutulur. Belə reaksiya nəticəsində pozitron ayrılmır p + e → n + νe . Elektron tutulması bir növ pozitron parçalanmasını xatırladır, çünki hər iki hal protonun neytrona keçidini xarakterizə edir. Bu proses üçün Soddi və Fayans qaydası belə bir düstur təklif edir A(N, Z) + e → A(N+1)(Z-1) + νe . Orbital tutulması üçün maraqlı reaksiyaları nəzərdən keçirək. Birinci öz sistemini yaradarkən Mendeleyevin qarşılaşdığı ziddiyyətləri izah edir. 40 19K + e → 40 18Ar + νe . 7 4Be + e → 7 3Li + νe . 233 94Pu + e → 239 93Np + νe orbital tutulma zamanı nüvə atom elektronlarından bir- ini tutur. Hansı səviyyədən tutulmasından asılı olaraq K-tutulma, L-tutulma və s. növlərə ayırırlar. Boşalmış yeri energetik cəhətdən daha tutumlu xarici səviyyədən olan elektron tutur ki, bu da rentgen şüalanmasının yaranmasına səbəb olur. Neytron tutulması Təbii neytron tutulması prosesi daim təbiətdə baş verməkdədir. O, ağır izotopların yaranmasına səbəb olur. Kameron neytronların kosmik əmələ gəlmə reaksiyasını nəzəri olaraq fərz etmişdi 13 6C + 4 2He → 16 8O + n 21 10Ne + 4 2He → 24 12Mg + n. Yerdə neytron mənbəyi kimi berillium və radium qarışığının hamıya məlum olan radioaktiv parçalanması reaksi- yası götürülə bilər, burada radium α-şüaların mənbəyidir 9 4Be + 4 2He →12 6C + 10n. Neytron tutulması güclü neytron dəstəsi əmələ gələn hər bir yerdə baş verə bilər. Bəzi süni elementlərin plansız sintezi çox maraqlı misaldır. Bu 1952-ci ildə Sakit Okeanda nüvə partlayışı zamanı baş vermişdi. Radioaktiv buludun tədqiqi göstərdi ki, istilik-nüvə partlayışında uran-238 izotopu 17 neytron tutaraq çox ağır urana –255 92U çevrilir. Qeyri-sabit izotop parçalanaraq naməlum element əmələ gətirir. Mendeleyeviumu Yerdə ilk dəfə olaraq qeydə almışdılar, çünki onun yarımparçalanma dövrü 56 gündür. Zəncirvari nüvə reaksiyaları Parçalanma üçün lazım olan enerjini yaratmaq üçün nüvə kənardan hər hansı bir hissəcik tutursa və bu hissəcik sonradan həmin reaksiya nəticəsində yenidən yaranırsa, deməli zəncirvari nüvə reaksiyası baş verir. Almaniyada 1934-cü ildə Noddak tərəfindən fərz edilmiş, 1938-ci ildə Qan və Ştrassman tərəfindən kəşf edilmiş bu reak- siya müasir atom texnikasının əsasını təşkil edir. Uranın parçalanması zamanı bariumu müşahidə edən alimlər, heç bir məlum nüvə reaksiyasına bənzəməyən bu prosesi izah edə bilmədilər 235 92U + 1 0n → 236 92U → 89 36Kr + 144 56Ba + 3 1 0n. Almaniyadan olan emiqrantlar Meytner və Friş uranın iki qəlpəyə bölündüyünü nəzəri əsaslandırmış və təcrübi sübut etmişdilər. Əmələ gələn neytronlar həmin reaksiyanın sonrakı gedişini də təyin etdilər. Reaksiyaya girən neytronların miqdarının reaksiya nəticəsində alınan neytronların miqdarına nisbəti vahiddən çox olarsa reaksiya davam edə bilər. Perren tərəfindən 235 92U uranın böhran kütləsi müəyyən edildi. Əgər uran sferasının radiusu 9 sm və kütləsi 50 kq olarsa, onda ani zamanda idarə olunmayan nüvə reaksiyası partlayış şəklində baş verər. Zəncirvari nüvə reaksiyası haqqında eşidən Fermi belə qərara gəldi ki, nəticədə çox böyük miqdarda enerji ayrılmalıdır. O, ilk dəfə 1942-ci ildə Çikaqoda idarə olunan nüvə reaksiyasını yaratdı.

Təbii radioaktivlik

Təbii radioaktivlik üçün kütlə ədədinin saxlanması qanunu belə olur; A nüvə = i i ∑A Anüvə – ana nüvənin kütlə ədədi Ai – nəticədə alınmış nüvənin və ya hissəciyin kütlə ədədi. Adətən nüvə reaksiyalarıdan danışarkən Günəşdə gedən nüvə proseslərini yada salmırlar. Bu nüvə reaksiyalarından Yer üçün ən vaciblisi Günəş enerjisi adlanan reaksiya 4 1 1H → 4 2He + 2 e+ + 2 νe + 26,7 MeV yaxud protonun 13 6C karbon izotopu ilə reaksiyasıdır 13 6C + 1 1H → 14 7N. Heliumun çevrilməsi prosesləri Günəşdə, günəş maddəsinin sıxlığı 103 q/sm3 , tempera- turu 108 dərəcə olan helium nüvəsinin iştirakı ilə yeni nüvələrin sintezi baş verir 4 2He → 12 6C + γ 12 6C + 4 2He → 16 8O 16 8O + 4 2He → 20 10 Ne 20 10 Ne + 4 2He → 24 12 Mg Nüvənin yükünün sonrakı artımları elektromaqnit qar- şılıqlı təsirini yaratdığından çevrilmələr daha mümkün olmur. Süni radioaktivlik Təbii radioaktivlik qeyri-sabit izotopların sabit izotoplara keçmək üçün dəyişməsi ilə bağlıdır. Süni radioaktivlik sabit izotopların hər hansı bir hissəciklə bombardman edilməsi zamanı meydana çıxır. Nəticədə stabil və ya qeyri-stabil izotoplar alına bilər. Bunların hər birini ayrı-ayrılıqda gözdən keçirək. Sabit nüvə əmələ gətirən süni radioaktivlik 1919-cu ildə Rezerford ilk dəfə olaraq əlkimyaçıların əsrlər boyu arzuladığı bir problemi həyata keçirdi. Azotun α-hissəciklərlə bombardman edilməsindən hidrogen və oksigen aldı 14 7N + 4 2He → 1 1 H + 17 8O əgər 4 2He – α; 1 1 H – p, Onda həmin reaksiya Bete və Fleşmana görə belə yazıla bilər 14 7N (α, p) 17 8O. Qeyri-sabit nüvələrin əmələ gəlməsi ilə süni radioak- tivlik 1934-cü ildə F.J.Küri bəzi stabil elementlərin nüvələrini α-hissəciklərlə bombardman edərkən başqa elementlərin ra- dioaktiv nüvələrini almışdır. Bu kəşf Nobel mükafatına layiq görülmüşdür. Alüminiumun α-hissəciklərlə bombalanması iki paralel nüvə reaksiyasının getməsinə səbəb olur 30 14 Si + 1 1 H ← 27 13 Al + α( 4 2He) → 30 15P + 1 0n və yaxud Bete və Fleyşmana görə 13 Al(α, n) 30 15P 27 13 Al(α, p) 30 14Si İkinci reaksiya 95% proton alınması ilə gedir, birinci reaksiya üzrə neytron əmələ gəlməsi cəmi 5% olur. Tədqiqatlar göstərdi ki, alüminiuma α-şüaların təsiri dayandırıldıqda proton və neytronlar yoxa çıxırlar, pozitron seli isə bir müddət müşahidə olunur ki, bu da alınmış fosfor izoto- punun qeyri-sabitliyi ilə izah olunur. Fosfor izotopu β+ - parçalanma nəticəsində pozitron şüalandırır 30 15P → 30 14 Si + e+ + ν 1934-cü ildə Ferminin 1 0n neytronu kəşf etməsi süni ra- dioaktivlik sahəsində aparılan işləri daha da sürətləndirdi. Yenidən kəşf olunan hissəcik elə bil ki, ancaq nüvələrin bom- bardmanı üçün yaranmışdı. O, çox asanlıqla nüvəyə daxil olurdu, çünki yüksüz hissəciklər kimi kulon qarşılıqlı təsirində iştirak etmirdi. Güclü qarşılıqlı təsirdə iştirak etməklə, o çox böyük miqdarda enerji ayrılmasına səbəb olurdu.Yüngül nüvələrin qovuşması ilə iri nüvələrin əmələ gəlməsi enerji ayrılması ilə gedir. Bu həm də ona görə mümkün olur ki, kiçik məsafələrdə nüvələrarası güclü cazibə qüvvələri təsir edir. Energetik maneəni azaltmaq lazımdır, bunun üçün kiçik yüklü nüvə götürülməlidir, məsələn 1932-ci ildə Yurinin kəşf etdiyi 2 1D, 1934-cü ildə Olifant, Xartek və Rezerfordun tapdıqları 3 1T kimi nüvələr. Yaxınlaşan nüvələrə energetik maneəni aşa bilən ener- jini vermək lazımdır. Bu enerji çox böyükdür – sintez temperaturu 107 K-dən yüksək olmalıdır. Ona görə də ulduzlarda bu proses asan ge- dir. Yerdə bu temperatur ancaq nüvə enerjisi ilə müqayisə oluna bilər. Ona görə də atom bombasının yaradıcıları belə hesab edirdilər ki, nüvə bombasının daxilində yüngül nüvələri yerləşdirsələr, o zaman onun partlaması istiliknüvə sintezinin aparılmasına lazım olan enerjini verər 2 1D + 2 1D = 3 1T + 1 1H + 4 MeV 2 1D + 2 1D = 3 2He + 1 0n + 3,2 MeV 2 1D + 3 1T = 4 2He + 1 0n + 17,6 MeV Sonuncu reaksiya üçün tritiumu 3 1T süni yolla alırar 6 3Li + 1 0n = 3 1T + 4 2He Fotonüvə reaksiyaları Böyük enerjilərin elektromaqnit şüalanması ilə gedən radioaktiv çevrilmələr belə adlanır. Məsələn, tallium izotopu 208 81Tl 2,62 MeV enerji şüalandırmağa qabildir, ona görə də aşağıdakı çevrilmələ səbəb olur 2 1H + hν → 1 1H + 1 0n 9 4Be + hν → 8 4Be + 1 0n.

Fəsil şüalanma nüvəlrinin maddələrinin təsiri

Maddələrin şüalarla qarşılıqlı təsirini hər elm sahəsi öz nöqteyi-nəzərindən öyrənir: • fiziklər elementar hadisələrlə maraqlanırlar; • bioloqlar hüceyrələrdəki dəyişikliyi, meydana çıxan mutasiyaları (yeni bioloji əlaməti), maddələr mübadiləsini tədqiq edirlər; • tibb işçiləri şüa xəstəliyini müalicə məqsədini güdürlər; • kimyaçılar radiasiya-kimyəvi reaksiyaların mexanizmini, bu reaksiyaların getdiyi sistemləri tədqiq edirlər. Şüalanma zamanı maddələrdə nələr baş verdiyini nəzərdən keçirək və unutmayaq ki, şüalanma enerji – kvant, yaxud hissəcik - toplusudur. Hər hansı şüalanma növü atom və molekulların həyəcanlanmasına və ya ionlaşmasına və beləliklə də downloaded from KitabYurdu.org Страница 68 из 310 Страница 69 из 31070 kimyəvi reaksiyaların getməsi üçün əsas olan elektron qılaflarının dəyişilməsinə səbəb olur. Şüalanmanın maddələrə təsiri nədən asılıdır – şüalanmanın keyfiyyət və ya kəmiyyət xarakteristikasından, yoxsa şüalanan obyektdən? İdrak nəzəriyyəsinin əsas tərkib hissəsi olan əksetmə qanununa görə həm şüalanma, həm də şüalanan obyektlər dəyişikliyə uğrayır. Şüalanan maddədə şüalanmanın təsirindən onun keyfiyyət və kəmiyyət xarakteristikasından asılı olaraq baş verən dəyişiklikləri nəzərdən keçirək.

Yüklü ağır hissəciklərin maddələrə təsiri

Ağır yüklü hissəciklərə aşağıdakılar aiddir:-protonlar; - α-hissəciklər; - ağır metalların ionları; - radioaktiv atomların bölünməsindən alınan qəlpələr. Onların maddələrə təsir mexanizmləri arasında ümumi cəhətlər çoxdur, bununla belə müəyyən fərqlər də mövcuddur. Şərti olaraq onları iki qrupa bölmək olar, birinci–protonlar və α-hissəciklər, ikinci–ağır metalların ionları və radioaktiv atomların bölünməsindən alınan qəlpələr. Ağır yüklü hissəciklər öz enerjisini maddədə atom və molekulların elektron qılafları, yaxud nüvələri ilə təsirdə itirirlər. Birinci növ təsir ionlaşma, ikinci növ–radiasiya, yaxud tormozlanma şüalanmasıdır. Yadda saxlamaq lazımdır ki, əsas enerji itkisi ionlaşma zamanı baş verir. Ağır yüklü hissəciklərin maddədə hərəkəti düzxətlidir. Onlar yalnız nüvə ilə qarşılaşanda yollarını əyirlər ki, buna görə də maddədə müəyyən yürüşlə xarakterizə olunurlar. Vahid məsafədə orta ionlaşma itikisi hissəciyin enerjisinin azalması ilə artır.

Öyrənilmə metodları

• Radioaktiv reaksiyası
• Yeni elementin radioaktiv reaksiyası
• Yeni atomların kimyası
• Elementlərin kimyəvi sintezi

Ədəbiyyat

1. Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж., Ядерная химия и радиохимия, пер. с англ., М., 1967;
2. Чоппин Г., Ридберг Я., Ядерная химия. Основы теории и применения, пер. с англ., М., 1984;
3. Химическая энциклопедия, 1985;
4. Modern Nuclear Chemistry by Walter D. Loveland