Yadro reaksiyasi va Termoyadro reaksiyasi

📅 16-noyabr, 2025 📁 Nazariy ✍️ Admin

Yadroviy reaksiya — bu atom yadrosining boshqa yadro yoki elementar zarracha bilan o‘zaro ta’siri jarayoni bo‘lib, bu jarayon yadro tarkibi va tuzilishining o‘zgarishi bilan kechishi mumkin. O‘zaro ta’sir natijasida yadroning bo‘linishi, elementar zarrachalar yoki fotonlar chiqarilishi sodir bo‘lishi mumkin. Yangi hosil bo‘lgan zarrachalarning kinetik energiyasi boshlang‘ich energiyadan ancha katta bo‘lishi mumkin, bunday holatda yadroviy reaksiya natijasida energiya ajralib chiqadi, deb aytiladi.

Yadroviy reaksiya birinchi marta Ernest Rezerford tomonidan 1917 yilda kuzatilgan. U α-zarrachalar bilan atomlar azot yakdolarini bombardimon qilgan. Reaksiya ionlashtiruvchi ikkinchi darajali zarrachalarning paydo bo‘lishi orqali qayd etilgan; bu zarrachalarning gazdagi yo‘l bosishi α-zarrachalarnikidan uzun bo‘lgan va ular protonlar sifatida aniqlangan. Keyinchalik Vilson kamerasi yordamida bu jarayonning suratlari olingan.

O‘zaro ta’sir mexanizmiga ko‘ra yadroviy reaksiyalar ikki turga bo‘linadi:

birikma (tarkibiy) yadro hosil bo‘lishi bilan kechadigan reaksiyalar; bu ikki bosqichli jarayon bo‘lib, to‘qnashayotgan zarrachalarning nisbatan kichik kinetik energiyalarida (taxminan 10 MeV gacha) sodir bo‘ladi.
zarracha yadroni kesib o‘tishi uchun zarur bo‘lgan yadro vaqti ichida kechadigan to‘g‘ridan-to‘g‘ri yadroviy reaksiyalar; bunday mexanizm asosan bombardimonlovchi zarrachalar energiyasi katta bo‘lganda namoyon bo‘ladi.

Agar to‘qnashuvdan keyin dastlabki yadrolar va zarrachalar o‘zgarishsiz saqlanib qolsa va yangi zarrachalar hosil bo‘lmasa, bunday jarayon yadro kuchlari maydonida elastik sochilish hisoblanadi; bunda faqat zarrachaning va nishon yadroning kinetik energiyasi hamda impulslari qayta taqsimlanadi va bunday jarayon potensial sochilish deb ataladi.

Litiy-6 ning deyteriy bilan yadro reaksiyasi ⁶Li(d,α)α

Yadroviy reaksiyaning mexanizmlari

Birikma yadro

Birikma yadro hosil bo‘lishi bilan kechadigan reaksiya mexanizmi nazariyasi Nils Bor tomonidan 1936 yilda tomchilama yadro modeli nazariyasi bilan birga ishlab chiqilgan bo‘lib, yadroviy reaksiyalarning katta qismi haqidagi zamonaviy tasavvurlarning asosini tashkil etadi.

Bu nazariyaga ko‘ra yadroviy reaksiya ikki bosqichda kechadi. Avval dastlabki zarrachalar yadro vaqti davomida, ya’ni zarrachaning yadro ichidan o‘tishi uchun kerak bo‘ladigan vaqt ichida (u taxminan 10⁻²³ — 10⁻²¹ s ga teng) oraliq (birikma) yadro hosil qiladi. Birikma yadro har doim qo‘zg‘algan holatda hosil bo‘ladi, chunki zarracha yadroga kirganida u bilan birga bog‘lanish energiyasi ko‘rinishida ortiqcha energiya va zarrachaning kinetik energiyasining bir qismi olib kiriladi. Bu qism massa soni A $A$ bo‘lgan nishon yadroning kinetik energiyasi hamda zarrachaning massalar markazi sistemasidagi kinetik energiyasi yig‘indisiga teng bo‘ladi.

Qo‘zg‘alish energiyasi

Birikma yadroga tegishli qo‘zg‘alish energiyasi $E^{*}$ , erkin nuklon yutib olinganda hosil bo‘lgan birikma yadro uchun nuklonning bog‘lanish energiyasi $E_{c}$ va uning kinetik energiyasining bir qismi $E^{'}$ yig‘indisiga teng:

Odatda yadro va nuklon massalarining katta farqi tufayli $E'$ deyarli yadroni bombardimon qilayotgan nuklonning kinetik energiyasi $E$ ga teng bo‘ladi.

O‘rtacha bog‘lanish energiyasi 8 MeV atrofida bo‘ladi, u hosil bo‘layotgan birikma yadroning xususiyatlariga qarab o‘zgaradi, biroq berilgan nishon yadrosi va nuklon juftligi uchun bu kattalik doimiy bo‘ladi. Bombardimonlovchi zarrachaning kinetik energiyasi esa ixtiyoriy bo‘lishi mumkin. Masalan, potensialida kulon to‘sig‘i bo‘lmagan neytronlar bilan yadroviy reaksiyalar qo‘zg‘atilganda $E$ qiymati nolga juda yaqin bo‘lishi mumkin. Shunday qilib, bog‘lanish energiyasi birikma yadro uchun minimal qo‘zg‘alish energiyasidir.

Reaksiya kanallari

Qo‘zg‘algan holatdan asosiy (qo‘zg‘almagan) holatga o‘tish turli yo‘llar bilan amalga oshishi mumkin; ular reaksiya kanallari deb ataladi. Reaksiyadan oldin zarrachalar va yadrolarning turlari hamda ularning kvant holati reaksiyaning kirish kanalini belgilaydi. Reaksiya tugagach hosil bo‘lgan reaksiya mahsulotlari va ularning kvant holatlari majmuasi esa chiqish kanalini aniqlaydi. Yadroviy reaksiya to‘liq ravishda kirish va chiqish kanallari bilan tavsiflanadi.

Reaksiya kanallari birikma yadro qanday hosil bo‘lganiga bog‘liq emas; bu, birikma yadroning yashash vaqti yetarlicha katta bo‘lgani tufayli, u o‘zining qanday hosil bo‘lganini “esdan chiqarib qo‘yishi” bilan tushuntiriladi. Shuning uchun birikma yadroning hosil bo‘lishi va parchalanishini mustaqil hodisalar sifatida ko‘rish mumkin. Masalan, ${}_{13}^{27}{\textrm {Al}}$ birikma yadro qo‘zg‘algan holatda quyidagi reaksiyalardan birida hosil bo‘lishi mumkin:

{\displaystyle {}_{11}^{23}{\textrm {Na}}+{}_{2}^{4}{\textrm {He}}\rightarrow {}_{13}^{27}{\textrm {Al*}},}

{\displaystyle {}_{12}^{26}{\textrm {Mg}}+{}_{1}^{1}{\textrm {H}}\rightarrow {}_{13}^{27}{\textrm {Al*}},}

{\displaystyle {}_{13}^{26}{\textrm {Al}}+{}_{0}^{1}{\textrm {n}}\rightarrow {}_{13}^{27}{\textrm {Al*}},}

{\displaystyle {}_{13}^{27}{\textrm {Al}}+\gamma \rightarrow {}_{13}^{27}{\textrm {Al*}}.}

Keyin, agar qo‘zg‘alish energiyasi bir xil bo‘lsa, bu birikma yadro mazkur reaksiyalardan istalganiga teskari yo‘l bilan ma’lum bir ehtimollik bilan parchalanishi mumkin va bu ehtimollik yadro qanday hosil bo‘lganiga bog‘liq bo‘lmaydi. Birikma yadro hosil bo‘lishining ehtimoli esa zarrachalar energiyasiga va nishon yadroning turiga bog‘liq.

To‘g‘ridan-to‘g‘ri yadroviy reaksiyalar

Yadroviy reaksiyalar ko‘pincha bevosita o‘zaro ta’sir mexanizmi orqali ham kechishi mumkin. Asosan shunday mexanizm bombardimonlovchi zarrachalar energiyasi juda katta bo‘lgan holatlarda namoyon bo‘ladi, bunda yadrodagi nuklonlarni deyarli erkin zarrachalar sifatida qarash mumkin. Birikma yadro mexanizmiga nisbatan to‘g‘ridan-to‘g‘ri reaksiyalar, avvalo, reaksiyadan chiqqan zarrachalar impulslarining impuls vektorlari taqsimoti bilan farqlanadi. Birikma yadro mexanizmi uchun xarakterli bo‘lgan sferik simmetriya o‘rniga, to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zaro ta’sirda reaksiyadan chiqqan zarrachalarning uchish yo‘nalishi bombardimonlovchi zarrachalar harakat yo‘nalishi tomonga, ya’ni “oldinga” yo‘naltirilgan bo‘ladi.

Bu hollarda mahsulot zarrachalarning energiyalari bo‘yicha taqsimoti ham farq qiladi. To‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zaro ta’sir uchun yuqori energiyali zarrachalarning ortiqcha soni xosdir. Murakkab yadrolar bilan to‘qnashishlarda (ya’ni boshqa yadrolar bilan) yadrolar o‘rtasida nuklonlarning o‘tishi yoki nuklonlar almashinuvi jarayonlari sodir bo‘lishi mumkin. Bunday reaksiyalar birikma yadro hosil bo‘lmasdan sodir bo‘ladi va ular to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zaro ta’sirning barcha xususiyatlariga ega.

Yadroviy reaksiyaning kesimi

Reaksiyaning sodir bo‘lish ehtimoli yadroviy reaksiya kesimi deb ataladigan kattalik bilan aniqlanadi. Laboratoriya sanoq sistemasida (nishon yadrosi tinch holatda bo‘lganda) birlik vaqt ichida o‘zaro ta’sir ehtimoli kesim (maydon birliklarida ifodalanadi) va tushayotgan zarrachalar oqimi (birlik vaqt ichida birlik maydondan o‘tuvchi zarrachalar soni bilan o‘lchanadi) ko‘paytmasiga teng bo‘ladi. Agar bitta kirish kanalidan bir nechta chiqish kanali sodir bo‘lishi mumkin bo‘lsa, chiqish kanallarining ehtimollari nisbati ularning kesimlari nisbatiga teng bo‘ladi. Yadroviy fizika amaliyotida reaksiyalar kesimi odatda maxsus birliklarda — barn (barn)larda ifodalanadi; 1 barn = 10⁻²⁴ sm² ga teng.

Reaksiyaning chiqishi

Reaksiyaning sodir bo‘lgan holatlar sonining nishonni bombardimon qilgan zarrachalar soniga nisbatiga $\nu /\Phi$ nisbatiga yadroviy reaksiyaning chiqishi deyiladi. Bu kattalik tajribada miqdoriy o‘lchashlar orqali aniqlanadi. Chiqish reaksiyaning kesimi bilan bevosita bog‘liq bo‘lgani uchun, chiqishni o‘lchash amalda reaksiya kesimini o‘lchash bilan barobar hisoblanadi.

Yadroviy reaksiyalardagi saqlanish qonunlari

Yadroviy reaksiyalar jarayonida saqlanish qonunlari klassik fizika uchun ma’lum bo‘lgan barcha kattaliklar uchun bajariladi. Bu qonunlar yadroviy reaksiyaning sodir bo‘lish mumkinligini cheklaydi. Hatto energetik jihatdan foydali bo‘lgan jarayon ham, agar u qandaydir saqlanish qonunlaridan birini buzsa, amalga oshmaydi. Bundan tashqari, mikrodunyo uchun xos bo‘lgan qo‘shimcha saqlanish qonunlari ham mavjud; ularning ba’zilari (masalan, barion soni, lepton soni uchun) bizga ma’lum bo‘lgan barcha jarayonlarda bajariladi; boshqa saqlanish qonunlari (izospin, chotlik (paritet), g‘alatiy (strannost)) esa faqat ayrim fundamental o‘zaro ta’sirlar uchun bajarilib, boshqa hollarda buzilishi mumkin. Saqlanish qonunlarining natijasi sifatida, muayyan yadroviy reaksiyalarga ruxsat berish yoki ularni taqiqlashni ifodalovchi tanlov qoidalari kelib chiqadi.

Energiyaning saqlanish qonuni

Agar $E_{1},\,E_{2},\,E_{3},\,E_{4}$ — reaksiyagacha va reaksiyadan keyingi ikkita zarrachaning to‘liq energiyalari bo‘lsa, energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra:

{\displaystyle E_{1}+E_{2}=E_{3}+E_{4}.}

Agar reaksiyada ikki emas, undan ko‘p zarracha hosil bo‘lsa, tenglamaning o‘ng tomonida shuncha ko‘proq had bo‘ladi. Zarraning to‘liq energiyasi E uning massasining energiya ekvivalenti Mc² va kinetik energiyasi K yig‘indisiga teng, shuning uchun:

{\displaystyle M_{1}c^{2}+M_{2}c^{2}+K_{1}+K_{2}=M_{3}c^{2}+M_{4}c^{2}+K_{3}+K_{4}.}

Reaksiyaning “chiqish” va “kirish” holatlaridagi zarrachalarning umumiy kinetik energiyalari farqi Q = (K₃ + K₄) − (K₁ + K₂) reaksiya energiyasi (yoki reaksiyaning energetik chiqishi) deb ataladi. U quyidagi shartni qanoatlantiradi:

{\displaystyle M_{1}+M_{2}=M_{3}+M_{4}+Q/c^{2}.}

Amalda 1/c² ko‘paytuvchisi ko‘pincha tashlab yuboriladi, chunki energetik balansni hisoblashda zarrachalar massalari energiya birliklarida ifodalanadi (yoki aksincha, energiya massaviy birliklarda ifodalanadi).

Agar Q > 0 bo‘lsa, reaksiya erkin energiya ajralishi bilan kechadi va u ekzoenergetik reaksiya deb ataladi; agar Q < 0 bo‘lsa, reaksiya erkin energiya yutilishi bilan kechadi va endoenergetik reaksiya deb ataladi.

Q > 0 bo‘lishi uchun yakuniy zarrachalar massalarining yig‘indisi dastlabki zarrachalar massalarining yig‘indisidan kichik bo‘lishi kerak; demak, erkin energiya ajralishi faqat reaksiyaga kirishayotgan zarrachalar massalarining kamayishi hisobiga mumkin. Aksincha, agar ikkilamchi zarrachalar massalarining yig‘indisi dastlabki zarrachalar massalaridan ortiq bo‘lsa, bunday reaksiya faqat tinchlik energiyasini (ya’ni zarrachalar massalarini) oshirish uchun kinetik energiyaning ma’lum qismi sarflangandagina sodir bo‘lishi mumkin. Endoenergetik reaktsiya sodir bo‘lishi uchun kerak bo‘lgan zarracha kinetik energiyasining minimal qiymati reaksiyaning chegaraviy (porog) energiyasi deb ataladi. Endoenergetik reaksiyalar ko‘pincha porog reaksiyalari deb ham ataladi, chunki ular zarracha energiyasi ushbu chegaradan past bo‘lganda sodir bo‘lmaydi.

Impulsning saqlanish qonuni

Reaksiyagacha zarrachalarning to‘liq impulslari vektori reaksiyadan keyingi mahsulot zarrachalarning to‘liq impuls vektoriga teng. Agar ${\vec {p}}_{1}$ , ${\vec {p}}_{2}$ , ${\vec {p}}_{3}$ , ${\vec {p}}_{4}$ — reaksiyagacha va reaksiyadan keyin ishtirok etayotgan zarrachalarning impuls vektorlari bo‘lsa, unda

{\displaystyle {\vec {p}}_{1}+{\vec {p}}_{2}={\vec {p}}_{3}+{\vec {p}}_{4}.}

Ushbu vektorlardan har biri tajribada alohida o‘lchanishi mumkin, masalan, magnit spektrometr yorlig‘i yordamida. Tajribaviy ma’lumotlar impulsning saqlanish qonuni yadroviy reaksiyalarda ham, mikrozarrachalar sochilish jarayonlarida ham bajarilishini ko‘rsatadi.

Impuls momentining saqlanish qonuni

Harakat miqdorining momenti (impuls momenti) ham yadroviy reaksiyalar jarayonida saqlanadi. Mikrozarrachalar to‘qnashuvidan hosil bo‘ladigan birikma yadrolar faqat shunday qiymatdagi impuls momentiga ega bo‘lishi mumkin, bu qiymat zarrachalarning ichki mexanik momentlari (spinlari) va ularning nisbiy harakatining orbital momenti yig‘indisidan kelib chiqadigan ruxsat etilgan qiymatlardan biridir. Birikma yadroning parchalanish kanallari ham umumiy harakat miqdori momenti (spin momenti va orbital momentlar yig‘indisi) saqlanishini ta’minlaydigan holatlardangina iborat bo‘lishi mumkin.

Boshqa saqlanish qonunlari

Yadroviy reaksiyalar jarayonida elektr zaryad saqlanadi, ya’ni reaksiyadan oldin zarrachalarning algebraik yig‘indisi elementar zaryadlar reaksiyadan keyingi zaryadlarning algebraik yig‘indisiga teng bo‘ladi.
Yadroviy reaksiyalar davomida nuklonlar soni saqlanadi; eng umumiy shaklda bu barion sonining saqlanishi sifatida talqin qilinadi. Agar to‘qnashayotgan nuklonlarning kinetik energiyasi juda katta bo‘lsa, nuklon–antinuklon juftliklari hosil bo‘lish reaksiyalari mumkin. Nuklon va antinuklonlarga qarama-qarshi ishorali barion soni biriktirilgani uchun istalgan jarayonda barion sonlarining algebraik yig‘indisi o‘zgarmas qoladi.
Yadroviy reaksiyalar jarayonida leptonlar soni (aniqrog‘i, leptonlar soni bilan antileptonlar soni farqi, qarang Lepton soni) saqlanadi.
Yadro (kuchli) yoki elektromagnit kuchlar bilan bog‘liq yadroviy reaksiyalarda zarrachalar holatini tasvirlovchi to‘lqin funksiyasining chotligi (pariteti) saqlanadi. To‘lqin funksiyasining pariteti kuchsiz o‘zaro ta’sirlar bilan bog‘liq aylanishlarda saqlanmasligi mumkin.
Kuchli o‘zaro ta’sirlar bilan boshqariladigan yadroviy reaksiyalarda izotopik spin (izospin) saqlanadi. Kuchsiz va elektromagnit o‘zaro ta’sirlar izospinni saqlamaydi.

Yadroviy reaksiyalar turlari

Yadroviy zarrachalarning o‘zaro ta’siri juda xilma-xil bo‘lib, reaksiya turlari va ularning ehtimollari bombardimonlovchi zarrachalarning turi, nishon yadrolar, zarrachalar va yadrolarning energiyalari, shuningdek, boshqa ko‘plab omillarga bog‘liq.

Bo‘linish yadroviy reaksiyasi

Bo‘linish yadroviy reaksiyasi — bu atom yadrosining ikki (kamdan-kam hollarda uch) massasi bir-biriga yaqin bo‘lgan yadrolarga bo‘linish jarayonidir; bu yadrolar bo‘linish parchalari (oskollari) deb ataladi. Bo‘linish natijasida boshqa reaksiya mahsulotlari ham hosil bo‘lishi mumkin: engil yadrolar (asosan α-zarrachalar), neytronlar va gamma-kvantlar. Bo‘linish o‘z-o‘zidan, ya’ni spontan bo‘lishi yoki tashqi ta’sir natijasida, masalan, neytronlar bilan o‘zaro ta’sir tufayli sodir bo‘lishi mumkin. Biroq spontan jarayonlar odatda yadroviy reaksiya tarkibiga kiritilmaydi, shuning uchun yadroviy reaksiya sifatida faqat majburiy bo‘linish (neytronlarni yutib olish, fotobo‘linish va hokazolar) qaraladi. Og‘ir yadrolarning bo‘linishi — bu ekzoenergetik jarayon bo‘lib, u natijada katta miqdorda energiya ajralishi bilan kechadi; bu energiya asosan reaksiya mahsulotlarining kinetik energiyasi va nurlanish ko‘rinishida bo‘ladi.

Yadrolarning bo‘linishi yadro reaktorlari hamda yadro qurolida energiyaning asosiy manbai sifatida xizmat qiladi.

Sintez yadroviy reaksiyasi

Sintez yadroviy reaksiyasi — ikki atom yadrosining qo‘shilib, yangi, og‘irroq yadro hosil qilishi jarayonidir.

Yangi yadroning o‘zidan tashqari sintez reaksiyalari davomida odatda turli elementar zarrachalar va (yoki) elektromagnit nurlanish kvantlari ham hosil bo‘ladi.

Tashqi energiya kiritilmasdan yadrolarning qo‘shilishi mumkin emas, chunki musbat zaryadlangan yadrolar o‘zaro elektrostastik itarilish kuchlariga ega; bu kulon to‘sig‘i deb ataladi. Yadrolarni bir-biriga 10⁻¹⁵ m tartibidagi masofagacha yaqinlashtirish zarur, shunda kuchli o‘zaro ta’sirlar elektrostatik itarilish kuchlaridan ustun keladi. Bu esa faqat yadrolarning yaqinlashish kinetik energiyasi kulon to‘sig‘idan yuqori bo‘lganda mumkin.

Bunday sharoitlar ikki holatda yuzaga kelishi mumkin:

Agar atom yadrolari (ionlar, protonlar yoki α-zarrachalar) katta kinetik energiyaga ega bo‘lib, yo‘llarida boshqa atom yadrolariga duch kelsa. Tabiatda bu, masalan, Yer ionosferasidagi ionlashgan gaz zarrachalarining kosmik nurlar zarrachalari bilan to‘qnashuvida sodir bo‘lishi mumkin. Sun’iy sharoitda bunday reaksiyalar vakuum kameralarida, tabiiy yuqori energiyali α-zarrachalar manbalaridan (birinchi marta 1917, natijalar 1919 yilda E. Rezerford tomonidan) hamda zaryadlangan zarrachalar tezlatgichlarida (birinchi marta 1931 yilda, R. Van-de-Graaf tomonidan) amalga oshiriladi, shuningdek, zaryadlangan zarrachalarga elektr maydoni ta’sirida kinetik energiya beriladigan Farnsuort–Xirsh fuzori yoki “Polivell” reaktori kabi qurilmalarda ham amalga oshiriladi. Shu yo‘l bilan birinchi sun’iy sintez yadroviy reaksiyalari hamda ko‘plab sun’iy sintez qilingan kimyoviy elementlar olinadi.
Agar modda yulduz ichida yoki termoyadroviy reaktorda nihoyatda yuqori haroratgacha qizdirilsa. Kinetik nazariya bo‘yicha moddadagi mikrozarrachalar (atomlar, molekulalar yoki ionlar) harakatining kinetik energiyasi temperaturaga bog‘lanadi, shuning uchun modda yetarlicha qizdirilsa, sintez yadroviy reaksiyaga erishish mumkin. Bunday hollarda termoyadroviy sintez yoki termoyadroviy reaksiya (qarang quyida) haqida gapiriladi.

Termoyadroviy reaksiya

Termoyadroviy reaksiya — ikki atom yadrosining ular issiqlik harakati kinetik energiyasi hisobiga qo‘shilib, yangi, og‘irroq yadro hosil qilishi jarayonidir.

Sintez yadroviy reaksiyasi sodir bo‘lishi uchun boshlang‘ich yadrolar nisbatan katta kinetik energiyaga ega bo‘lishi kerak, chunki ular bir xil musbat zaryadlangan va ular orasida elektrostatik itarilish kuchlari mavjud.

Kinetik nazariya ga ko‘ra, moddadagi mikrozarrachalarning (atomlar, molekulalar yoki ionlar) harakat kinetik energiyasini temperatura orqali ifodalash mumkin, demak, modda yetarli darajada qizdirilsa, sintez yadroviy reaksiyaga erishish mumkin.

Shu tarzda tabiiy nukleosintez reaksiyalari yulduzlarda sodir bo‘ladi.

Yengil elementlar yadrolari (deyarli temirgacha bo‘lgan) o‘rtasidagi sintez reaksiyalari ekzoenergetik bo‘lib, bu ularni, agar boshqariladigan termoyadroviy sintez muammosi hal etilsa, energetikada qo‘llash imkoniyatlari bilan bog‘laydi.

Avvalo, Yerda juda keng tarqalgan vodorodning ikkita izotopi — deyteriy va tritiy o‘rtasidagi reaksiyani alohida ta’kidlash lozim; bu reaksiya natijasida geliy yadrosi hosil bo‘ladi va neytron ajralib chiqadi. Reaksiyani quyidagicha yozish mumkin:

{\displaystyle {}_{1}^{2}{\textrm {H}}(D)+{}_{1}^{3}{\textrm {H}}(T)\rightarrow {}_{2}^{4}{\textrm {He}}+{}_{0}^{1}{\textrm {n}}}

+ energiya (17,6 MeV).

Ajralib chiqqan energiya (bu He-4 yadrosining bog‘lanish energiyasi juda katta bo‘lgani bilan bog‘liq) asosan reaksiyaning mahsulotlari kinetik energiyasiga aylanadi; bu energiyaning katta qismi, taxminan 14,1 MeV, eng yengil mahsulot bo‘lgan neytron tomonidan olib ketiladi. Hosil bo‘lgan geliy yadrosi juda barqaror bog‘langan bo‘lgani uchun reaksiya juda kuchli ekzoenergetikdir. Bu reaksiya kulon to‘sig‘ining eng past bo‘lishi va chiqishining yuqoriligi bilan ajralib turadi, shu sababli boshqariladigan termoyadroviy sintez uchun ayniqsa katta qiziqish uyg‘otadi.

Termoyadroviy reaksiya termoyadroviy qurol ishida ham qo‘llaniladi.

Fotoyadroviy reaksiya

Gamma-kvant yutilganda yadro o‘z nuklon tarkibi o‘zgarmagan holda ortiqcha energiya oladi va bunday qo‘zg‘algan yadro birikma yadro hisoblanadi. Barcha yadroviy reaksiyalar singari gamma-kvantni yadro tomonidan yutilishi ham faqat zarur energiya va spin shartlari bajarilganda mumkin. Agar yadroga uzatilgan energiya yadrodagi nuklonning bog‘lanish energiyasidan katta bo‘lsa, hosil bo‘lgan birikma yadro odatda nuklonlarni, asosan neytronlarni chiqarib parchalanadi. Bunday parchalanish $(\gamma ,n)$ va $(\gamma ,p)$ tipidagi yadroviy reaksiyalarni keltirib chiqaradi; ular fotoyadroviy reaksiyalar, bu reaksiyalarda nuklonlarning chiqarilishi hodisasi esa yadroviy fotoeffekt deb ataladi.

Boshqa turlari

Bu yerda alohida bo‘lim joylashishi mumkin. Vikipediyaga yordam bering va bu bo‘limni yozib qo‘shing.(26 mart 2014)

Yadroviy reaksiyalarni yozish

Yadroviy reaksiyalar atom yadrolari va elementar zarrachalarning maxsus belgilanishlari qatnashadigan formulalar ko‘rinishida yoziladi.

Yadroviy reaksiyalarni yozishning birinchi usuli kabi kimyoviy reaksiyalar formulalarini yozishga o‘xshaydi: o‘ng tomonda reaksiya mahsulotlari yig‘indisi, chap tomonda esa boshlang‘ich zarrachalar yig‘indisi yoziladi va ular orasiga o‘q belgisi qo‘yiladi.

Masalan, kadmiy-113 yadrosining neytronni radiatsion yutishi reaksiyasi quyidagicha yoziladi:

{\displaystyle {}_{48}^{113}{\textrm {Cd}}+n\rightarrow {}_{48}^{114}{\textrm {Cd}}+\gamma .}

Bu yerda protonlar va neytronlar soni (ya’ni barion soni) chap va o‘ng tomonda bir xil ekanini ko‘ramiz. Xuddi shuningdek elektr zaryadlar, lepton sonlari va boshqa kattaliklar (energiyalar, impulslar, impuls momenti va boshqalar) ham saqlanadi. Ba’zi reaksiyalarda, masalan kuchsiz o‘zaro ta’sir ishtiorkida, protonlar neytronlarga va aksincha aylanishi mumkin, biroq ularning umumiy soni o‘zgarmaydi.

Yozishning ikkinchi usuli, yadroviy fizika uchun qulayroq bo‘lib, A (a, bcd… ) B ko‘rinishida bo‘ladi; bu yerda A — nishon yadrosi, a — bombardimonlovchi zarracha (shu jumladan yadro), b, c, d, … — chiqarib yuborilgan zarrachalar (shu jumladan yadrolar), B — qolgan (rezidual) yadro. Qavs ichiga yengil zarrachalar yoziladi, tashqarisiga esa og‘irroq yadrolar yoziladi. Masalan, yuqorida keltirilgan neytron yutilish reaksiyasini quyidagicha yozish mumkin:

{\displaystyle {}_{48}^{113}{\textrm {Cd}}(n,\gamma ){}_{48}^{114}{\textrm {Cd}}.}

Reaksiyalar ko‘pincha qavsdagi tushayotgan va chiqayotgan zarrachalar to‘plamiga qarab nomlanadi; masalan, yuqoridagi reaksiya tipik (n, γ) reaksiyasidir («en-gamma reaksiyasi» deb o‘qiladi). Boshqa misollar: (a, n)-reaksiya, (p, 2n)-reaksiya, (d, t)-reaksiya, (a, ⁶Li)-reaksiya va hokazo.

Azotni kislorodga majburiy yadroviy aylantirish bo‘yicha birinchi tajribani Ernest Rezerford o‘tkazgan; u azot yadrolarini α-zarrachalar bilan bombardimon qilgan. Bu reaksiya quyidagicha yoziladi:

{\displaystyle {}_{7}^{14}{\textrm {N}}(\alpha ,p){}_{8}^{17}{\textrm {O}},}

bu yerda

{\displaystyle p={}_{1}^{1}{\textrm {H}}}

— vodorod atomining yadrosi, ya’ni proton.

“Kimyoviy” yozishda bu (a, p)-reaksiya quyidagicha ifodalanadi:

{\displaystyle {}_{7}^{14}{\textrm {N}}+\alpha \rightarrow p+{}_{8}^{17}{\textrm {O}}.}

🏷️ Teglar: #alfa zarralari #atom yadrosi #barion soni #deuteriy #energiya saqlanish qonuni #fotoyadro reaksiyasi #gamma kvant #geliy yadrosi #impuls momenti saqlanishi #impuls saqlanish qonuni #izospin #Kulon to‘sig‘i #lepton soni #neytron #paritet #proton #sostaviy yadro #termoyadro reaksiyasi #termoyadro sintezi #tritiy #yadro bo‘linishi #Yadro energiyasi #yadro fizika #yadro quroli #yadro reaksiyasi #yadro reaksiyasi chiqishi #yadro reaksiyasi kesimi #yadro sintezi #yadroviy energiya #yadroviy reaktor