цэнэг

1. 1
PH102 ФИЗИК-2 Лекц №14
Лекцийн агуулга: Цөмийн цэнэг, бүтэц ба хэмжээ, Масс тоо, дефект масс ба
холбоосын энерги, Цөмийн задрал. Радио-идэвхит задралын хуулъ. Шилжих дүрэм.
Цэнэгт бөөмсийг ажиглах ба бүртгэх аргууд.
14.1. Цөмийн цэнэг, бүтэц ба хэмжээ масс тоо, дефект масс ба холбоосын энерги
Атомын цөм протон ба нейтронуудаас тогтдог.
Протоны масс 𝑚 𝑝=1.673 10'27
кг, цэнэг нь электроны цэнэгийн хэмжээтэй тэнцүү
qp=+1.6 -10'19
Кл. Нейтроны масс тн=1.675 -10'27
Кг нейтрон бол цахилгаан саармаг бөөм
юм. Цөмийн массыг атомын нэгж массаар хэмждэг. 1- массын атом нэгж
нүүрстөрөгчийн массын 1/12-тэй тэнцүү. Нейтрон ба протоны массыг массын атом
нэгжээр илэрхийлбэл:
гп„=1.008665 м.а.н. шр=1.007276м.а.н байна. Цөмийг
бөмбөрцөг хэлбэртэй гэж үзвэл түүний радиус (цөмийн төвөөс нягт нь 2 дахин буурах
цэг хүртэлх зайг цөмийн радиусаар авдаг)
R =R0-A%
байна. Үүний = .2фм (фм - 10“|5
л< ). Цөм бол асар их нягттай бөөм бөгөөд
түүний нягтыг тооцоолон бодоход ойролцоогоор 2.3 -10{1
кг/м3
байдаг.
Цөмийг бүрдүүлэгч нейтрон ба протоныг нуклон гэж нэрлэдэг. Цөмүүдийн
харилцан үйлчлэл кулоны ба гравитацын харилцан үйлчлэлээс олон дахин их байдаг.
Цөмийн хүч богино зайд үйлчилдэг. Өөрөөр хэлбэл цөмийн хэмжээстэй жишэхүйц
зайд үйлчилдэг (10‘10
). Цөм дахь нуклонуудын ерөнхий тоо элементийн атом масстай
тэнцүү. Үүнийг масс TOO A гэж нэрлэнэ. Цөмийн протонуудын тоог Z-ээр тэмдэглэдэг
бөгөөд ЦЭНЭГИЙН TOO гэнэ. Цөмийн нейтроны TOO N=A-Z. Тухайн элментийг
X -гэж тэмдэглэвэл Үүний: X - химийн элементийн томъёо.
Протоны тоогоороо адилхан, нейтроны тоогоороо ялгагдах цөм бүхий химийн
элементүүдийг изотопууд гэж нэрлэдэг. Жишээ нь Устөрөгч
гэсэн 3 изотоптой. Хэрвээ цөмийг бүрдүүлж байгаа бөөмсийн нийт
массыг тооцоолоод түүнийг цөмийн масстай жишвэл эхнийх нь хоёрдохоосоо их
байдаг. Эдгээр массын ялгаа нь:
Am = Z-mp+(A-Z)mn -тH, байна.
Үүнийг дефект масс гэдэг.
Цөмийн холбооос энерги. Өгөгдсөн тооны нуклонуудаар цөмийг бүрдүүлэхэд
шаардагдах энергийг эсвэл тухайн цөмийг протон, нейтрон болгон задлахад
шаардагдах энергийг цөмийн холбоос энерги гэнэ. Эйнштэйний масс энергийн холбоо
E = mc2
томъёогоор цөмийн холбоос энергийг олбол:
(14.1)

2. 2
байна. 14.1-р зурагт масс тоо А -с хувийн холбоос энерги (нэг нуклонд ноогдох
энерги)-ийн хамааралыг үзүүлэв.
Зургаас хамгийн тогтвортой цөм нь А=56 байна. Энэ графикаас хөнгөн цөмийн синтез,
хүнд цөмийн хуваагдлын үед энерги ялгарах боломжтой нь харагдана.
Шилжих дүрэм, Цацраг идэвхит задралын хууль.
Байгаль дээр өөр элементийн цөм болон хувирдаг цөмүүд байдаг. Энэ үед тодорхой
цацаргалт бий болдог. Гурван төрлийн ( аДү) радио-идэвхит цацраг байдаг. Цөмийн
хувиралын урвалын үед масс, цэнэгийн тоо хадгалагдана. Үүнийг шилжих дүрэм гэнэ.
а-цацраг нь *Не -цөмийн урсгал юм. а задрапын жишээ нь г
ЦЯа радонд
хувирдаг
хувирал юм.
Охин цөм нь -ний эх цөмөөс үүссэн байна.
Цөмийн хувиралын урвалын үед энерги, импульс, импулсын момент, цэнэг хадгалагдах
хуулиуд биелэгдэнэ.
(3-задралын үед электроны цацаргалт бий болдог. Жишээ нь С-ийн цөмийн задрал
Нэмэлт бөөм v -ыг антинетрино гэж нэрлэдэг. у- задралын үед маш их энергитэй
фотонуудын цацаргалт бий болдог .

3. 3
ү- задралын үед нэг элемент өөр элемент болон хувирахгүй. а задралын үед
анхны цөм үелэх системд хоёр дугаар урагш ахисан элементийн цөм болж хувирна.
Харин р цацралаар анхны цөм үелэх системд нэг дугаар ухарсан элементийн цөмд
шилждэг. Энэ бүгдийг шилжих дүрэмээр тодорхойлдог юм.
Бөөм шингээгдэх тохиолдолд тогтвортой атомын цөмүүд радио-идэвхитэй
болдог. Ийм радио-идэвхижлийг зохиомол гэдэг. Жишээ нь хөнгөнцагааны цөм a -бөем
шингээхэд радио-идэвхит изотоп фосфор болон хувирдаг. Дараа нь задраад
позитроныг гаргадаг. (электроны эсрэг-бөөм)
ЦАЦРАГ -ИДЭВХИТ ЗАДРАЛЫН ХУУЛЬ
Цацраг идэвхит цөм dt хугацаанд задрах too dN тухайн t агшин дахь too N ба dt -д
пропорциональ байна.
Үүний - тухайн цацраг идэвхит цөмийн хувьд тогтмол байдаг бөгөөд түүнийг
задралын тогмол гэнэ. Сөрөг тэмдэг хугацаа өнгөрөх дутам N хорогдоно гэдгийг
заана. Дээрх томьёог интегралчилбал дараах экспоненциаль функц гарна.
(14.3)
Үүний N0 нь t = 0 агшинд байсан анхны цөмийн тоо (14.3)-ийг цацраг идэвхит
задралын хууль гэнэ. Цацраг идэвхит цөмийн эрчмийг тодорхойлох хоёр үндсэн
хэмжигдэхүүн байдгийн нэг нь хагас задралын улирал Т буюу үе, нөгөө нь цацраг
идэвхит цөмийн дундаж амьдрах хугацаа т болно. Улиралтай тэнцүү хуагцаанд
анхны N0 цөмийн тэн хагас нь задарсан байх учраас хагас задралын улирал:
(14.4) болно.
Үүний (14.5)
Цөмийн дундаж амьдрах хугацаа болно.
Эгэл беөмийг буртгэх ба тоолох
арга Сцинтиляцийн тоолуур.
Флуресценцийн дэлгэц дээр хурдассан бөөмс тусах үед гэрэл гэрэлтдэг. Энэ нь цөмт-
бөөмйн детектор юм. Үндсэн хэсэг нь сцинтиллятор (криталлофосфор), фотоэлектроны
арвижуулагч,
бүртгэх электрон аппарат зэрэг Сцинтилляторт үүссэн гэрлийн гялбааг ФЭА-ийн

4. 4
тусламжаар бүртгэдэг энэ детектор бөөмийн бодистой харилцан үйлчлэлцэх энергийг
цахилгаан энерги болгодогоороо онцлог юм. Энэ тоолуурыг цэнэгт бөөмс, гамма квант,
нейтроныг тоолоход, цацралын тунгийн чадлыг хэмжих, гамма ба нейтроны спектрийг
судлахад ашиглана.
Черенковийн ТООЛУУР
Ажиллах зарчим нь Вавилов-Черенковийн цацрагийн шинж чанар дээр үндэслэгдсэн
бөгөөд бодис дотор хөдөлж байгаа бөөмсийн энергийг хэмжихэд зориулагдсан юм. Энэ
тоолуур хурдан бөөмийг мөн хоёрдогч электрон үүсгэдэг их энергитэй гамма квантыг
тоолно. Үүнээс гадна нейтрон, нейтрино зэрэг цэнэггүй бөөмийг бүртгэж тоолно.
Вильсоны камер(19Ш
Мөрөөр нь бүртгэн тоолох арга. Камерийг хүчтэй соронзон оронд байрлуулахад түүнд
орж ирсэн цэнэгт бөөмийн треактори хазайна.Бөөмийн хурдыг мэдсэнээр түүний урвуу
цэнэгийг тодорхойлж болно. Хувийн цэнэгийг мэдвэл муруйлтын радиусыг хэмжин
бөөмийн хурд, энергийг тодорхойлж болно. Бөөмийн треакторыг зурагийг авч болно.
Камер дундуур дайрч гарсан бөөмүүд мөр үлдээдэг. Жишээ нь а-бөөм нь нил тод мөр,
Р-бөөм нимгэн мөр үүсгэнэ.
Хеест камер (1952)
Америкийн физикч Д.Глезер нээсэн.Бөөмийн мөрийг бүртгэж фотозураг авсан. Цикл
зарчмаар ажилладаг, Вилсоны камертай төстэй. Хөөст камерыг их энергитэй бөөмсийн
задралууд болон тэдгээрийн үүслийг судлахад ашигладаг.
Цемнйн Фотоэмульсийн арга
1927онд Зөвлөлтийн физикч Л.Мысовский боловсруулсан. Энэ нь цэнэгт бөөмсийн
мөрийг бүртгэгддэг. Эмульсэнд орж ирсэн цэнэгт бөөмс нь нууц дүрс үүсгэнэ. Түүнийг
химийн аргаар боловсруулж судална. Фотоэмульс нь санамсаргүй цацраг, хэт өндөр
энергийн хурдасгуур дахь бөөмүүд, урвалыг судлахад голдуу хэрэглэгдэнэ. Орчин үед
цэнэгт бөөмсийг бүртгэх олон янзын аргууд байдаг ба тэдгээрийн тухай нарийн
тодорхой тайлбарлах боломжгүй юм.
Цөмийн хүч
Цөм дотор нуклонууд хоорондоо цөмийн хүч хэмээх онцгой хүчтэй үйлчлэлээр
холбогдоно.